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Relatório – 20140921

Mapeamento e análise dos incêndios na vegetação

no Município de Niterói no verão 2013/2014

Resultados e diretrizes de análise

Cliente: Prefeitura Municipal de Niterói / EGP-Nit

Set 2014 - V. 0

Prefeitura Niterói – EGP-Nit

Mapeamento de Incêndios 2014

www.novaterrageo.com.br Pagina 2 de 19

Rio de Janeiro, 21 de Setembro de 2014

Ao EGP-Nit – Escritório de Projetos – Gabinete do Vice-Prefeito

Att. Sr. Axel Grael – Vice-Prefeito

Referência: Projeto decorrente do PREGÃO PRESENCIAL Nº 007/2014 – Prestação de Serviços Imageamento por Satélite, Mapeamento de Áreas Atingidas por Incêndios e Disponibilização de Dados na Internet (PROCESSO ADMINISTRATIVO Nº 270/0008/2014).

Prezado Senhor,

Apresentamos no presente relatório os resultados e diretrizes de análise para avaliação de risco e prevenção em eventos de incêndio no Município de Niterói.

Agradecemos o interesse demonstrado nas soluções da Novaterra na área de Geoinformação, através dos quais esperamos contribuir positivamente para o desenvolvimento dos projetos da PMN.

Desde já, colocamo-nos à vossa inteira disposição para quaisquer esclarecimentos adicionais que se façam necessários.

Atenciosamente,

Carlos Eduardo G. Jamel

Diretor Executivo

[email protected]




SUMÁRIO

1. APRESENTAÇÃO .......................................................................................................................... 4

2. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 4

3. MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................................. 5

3.1. SENSORIAMENTO REMOTO POR SATÉLITE DE ALTA RESOLUÇÃO ............................................................ 5

3.2. MAPEAMENTO ........................................................................................................................... 8

3.2.1. MAPEAMENTO DOS EVENTOS DE INCÊNDIO EM VEGETAÇÃO ............................................................... 9

3.2.2. MAPEAMENTO DE RISCO ............................................................................................................ 14

3.3. SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICO - WEBGIS ....................................................................... 15

4. RESULTADOS ............................................................................................................................ 17




1. Apresentação

A conservação das florestas na paisagem urbana em toda a Região Metropolitana do Rio de Janeiro (RMRJ) apresenta grandes desafios, sendo os três maiores os desmatamentos autorizados para conversão de uso, os desmatamentos não-autorizados, incluindo as invasões e expansão das chamadas “ocupações subnormais” e os incêndios florestais, ocorrendo na sua quase totalidade de forma provocada, seja acidentalmente por atividades humanas, seja de forma intencional e criminosa. No Município de Niterói o quadro não difere do restante da RMRJ.

No último verão - especialmente nos três primeiros meses de 2014 - condições especialmente severas de baixa umidade, alta insolação e falta de chuvas, por um grande número de dias seguidos levou a um estado crítico de ressecamento da vegetação. Áreas extensas dominadas por gramíneas invasoras (capim colonião principalmente), áreas associadas a solos muito rasos e afloramentos rochosos e a própria serapilheira das áreas florestadas atingiram níveis de inflamabilidade tais que a ocorrência de incêndios na vegetação da cidade alcançou nível excepcional, motivando ação enérgica da PMN na busca de soluções tanto para o combate nos momentos de crise, quanto na prevenção do risco. Deste esforço decorre a realização do presente serviço, prevendo:

• O imageamento em alta resolução do Município de Niterói por satélite, nas datas mais apropriadas para documentar a crise e os danos à vegetação;

• Mapeamento dos focos de incêndio e áreas atingidas pelo fogo;

• Análise dos danos causados à vegetação pelas ocorrências de incêndio;

• Análise do risco de novos eventos, baseado no mapeamento atual e condições fisiográficas.

O projeto foi realizado em ambiente de sistema de informações geográfico (SIG) e os resultados sintéticos são disponibilizados em SIG disponível online, para apoio a trabalhos de campo e ações que a PNM julgue adequadas.

2. Objetivos

Objetivo Geral: Os serviços tiveram como finalidade de estabelecer uma plataforma de colaboração para ação e troca de informações entre a PMN, cidadãos e agências de governo estaduais e federais (INEA e IBAMA/Prevfogo, entre elas).

Objetivos específicos:

• Imageamento do território municipal com imagens de satélite de alta resolução espacial, recentes (mês de fevereiro e março de 2014).

• Mapeamento dos focos de incêndio e áreas afetadas, com caracterização qualitativa e quantitativa.

• Implantação de plataforma colaborativa baseada em sistema de informações geográfico disponível na internet, com mecanismo de interação com usuários via redes sociais,




permitindo o envio de arquivos multimídia e informações que auxiliem no combate aos focos de incêndio e recuperação de áreas afetadas.

• Preparação de base de dados espacial para armazenamento das informações de risco, ocorrências e ações de combate e recuperação de áreas afetadas, assim como ações de mitigação de riscos de incêndio.

3. Material e métodos

A Novaterra executou os trabalhos contando com os recursos abaixo descritos, alocados nas seguintes etapas de trabalho:

3.1. Sensoriamento remoto por satélite de alta resolução

O Termo de Referência inicial previa o imageamento em alta resolução espacial (pixel com 0,5m) e com resolução espectral de 4 bandas multiespectrais e uma banda pancromática, em acervo, dentro das datas mais adequadas para documentação dos incêndios. Para escolha das datas, solicitou-se à PMN os registros de ocorrência de incêndio no Município, eventualmente feitospelo Corpo de Bombeiros ou Defesa Civil. O responsável pela Defesa Civil de Niterói, Major Wallace Medeiros, obteve junto ao Corpo de Bombeiros e forneceu à Novaterra o registro de incêndios dos meses de janeiro, fevereiro e março de 2014. Através da análise dos eventos registrados no tempo (Figura 1), definiu-se a melhor data para as imagens a serem adquiridas o final do mês de março, quando já haviam ocorrido 100% dos incêndios desta temporada.

Figura 1 – Avaliação do registro das ocorrências de incêndio em Niterói e entorno próximo no verão, início de 2014.

A maior concentração de eventos registrados deu-se no entre a última semana de janeiro e a última semana de fevereiro, com 72% dos registros. A partir da análise das imagens disponíveis no acervo das principais operadoras de satélite do mercado, optou-se por um jogo de cenas do satélite




WorldView-2 que recobria aproximadamente 75% do território niteroiense com cenas de março (dia 12 e 15/03/2014) e 25% com uma cena de fevereiro (02/02/2014), conforme a Figura 2.

Figura 2 – Diagrama ilustrando a cobertura das imagens de satélite utilizadas para o projeto, em suas diferentes datas de aquisição. Os pontos em vermelho representam os registros de incêndios feitos pelo CBMERJ. As linhas tracejadas em amarelo representam os limites aproximados das cenas utilizadas.

Dada a cobertura do território do município e as datas das cenas adquiridas, em relação aos registros de incêndios computados pelo CBMERJ (Figura 3), estima-se que mais de 80% dos eventos de incêndio ocorridos nos meses de janeiro a março de 2014 estejam representados nas imagens de satélite adquiridas.




Figura 3 – Gráfico ilustrando o acumulado dos registros de incêndio nos meses de janeiro, fevereiro e março de 2014 e as datas de aquisição das imagens de satélite que compuseram o mosaico recobrindo o território municipal.

As imagens adquiridas foram submetidas ao processamento digital básico de imagens, constando de:

a) Remontagem das cenas adquiridas (assemble), visto que frequentemente estas são entregues em partes (tiles), devido ao tamanho dos arquivos;

b) Composição dos arquivos de bandas separadas em um só arquivo para trabalho, com múltiplas bandas;

c) Ortorretificação das cenas utilizando os RPCs (rational polynomial coefficients) originais do satélite (efemérides), um modelo digital de superfície (INPE/Topodata, derivado do NASA/SRTM, no caso) e pontos de controle extraídos das bases cartográficas fornecidas pela PMN;

d) Mosaicagem das cenas para compor a Área de Interesse (AOI – área imageada para o território municipal);

e) Balanceamento de resposta radiométrica e realce das imagens para equalização e realce de cores;

f) Geração de arquivos de imagens com as composições em “cores naturais” (vermelho, verde e azul nos canais de cor RGB, respectivamente) e em “infravermelho” (banda infravermelho próximo dos satélites no canal R, substituindo as bandas vermelho visível ou azul visível).

Estes arquivos nas composições “cor natural” e “infravermelho” (Figura 4) são utilizados alternadamente pelo fotointérprete para classificação dos alvos nas imagens, sendo o infravermelho mais adequado para distinguir e mapear tipologias de vegetação (nativa ou plantada).

Considerando a necessidade de máxima aderência das imagens aos limites do Município, e base cartográfica fornecida, realizou-se neste projeto uma segunda etapa de verificação e melhoria do georreferenciamento das imagens, de modo a permitir extrações de dados quantitativos com a melhor precisão possível. O método de georreferenciamento prevê o uso de transformações polinomiais e reamostragem pelo método do bilinear. Eventualmente, em caso de necessidade de

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Registros de Incêndio Florestal - Acumulado

Imagem de Fevereiro24% do município47% dos registros

Imagens de Março 76% do município

93% dos registros




ajustes localizados, pode ser utilizado o método spline (ou rubbersheeting), que é utilizado com a aplicação de pontos de controle de modo a manter a eventual correção localizada à área de ajuste.

O sistema de projeção utilizado no projeto é o UTM (Universal Transversa de Mercator), no fuso 23 e utilizando o Datum Horizontal legal brasileiro - SIRGAS 2000 (Sistema de Referência Geocêntrico das Américas) - como referencial.

Figura 4 – produtos finais do processamento digital de imagens: mosaicos em “cores naturais” e “infravermelho” com 0,5m de resolução, recobrindo o território municipal.

Com a finalidade de fornecer informação sobre a vegetação antes do evento do incêndio em cada área afetada, auxiliando na interpretação dos eventos, foi utilizada uma cobertura de imagens do mesmo satélite - WorldView-2 – do Município, do ano de 2012, cedida pelo Convênio UERJ-INEA para o Projeto do Sistema de Informações Geográfico do Comitê de Baía da Região Hidrográfica da Baía de Guanabara (CBH-BG). Esta imagem foi processada da mesma forma que as imagens de 2014.

3.2. Mapeamento

Para execução do mapeamento, o limite do Município de Niterói foi ajustado para a escala das imagens de satélite (melhor que 1:5.000). A área a ser mapeada foi recoberta por uma grade arbitrada com células de 2x2 km, para facilitar o esquadrinhamento das imagens para localização de áreas afetadas por incêndios ou focos ativos no momento da captura das imagens (Figura 5). Para apoio à interpretação dos eventos de incêndio na vegetação, foram utilizadas as seguintes camadas de informação:

• Mosaico de alta resolução 2014 – composição RGB (RGB 321)

• Mosaico de alta resolução 2014 – composição Infravermelho (RGB 423)

• Mosaico de alta resolução 2012 - composição RGB (RGB 321)

• Modelo digital de terreno do projeto Topodata/INPE

Tais camadas foram utilizadas em ambiente de sistema de informações geográfico (GlobalMapper e QGIS e ArcGIS Desktop).




Figura 5 – Camadas auxiliares para o mapeamento, em ambiente de sistema .

3.2.1. Mapeamento dos eventos de incêndio em vegetação

As imagens de 2012 tiveram função preponderante no processo de interpretação das áreas atingidas por incêndios, visto que os polígonos traçados delimitam não só a área contínua atingida, mas também as áreas com diferentes tipologias de vegetação afetadas (Figuras 6a,6b, 6c e 6d).




Figura 6a – Morro na Ponta d’Areia, vegetação observada em 2012. Composição “cores naturais”. Observar o limite do município fornecido pelo IBGE para escala cartográfica menor que a de trabalho e sem alterações recentes do litoral e vias.

Figura 6b – Morro na Ponta d’Areia, vegetação observada em março de 2014, após um ou mais eventos de incêndio recentes. Composição “cores naturais”.




Figura 6c – Morro na Ponta d’Areia, vegetação observada em março de 2014, após um ou mais eventos de incêndio recentes. Composição “infravermelho”.




Figura 6d – Morro na Ponta d’Areia, classificação dos polígonos afetados por fogo segundo a vegetação observada em 2012 e os danos em março de 2014, após um ou mais eventos de incêndio recentes. Composição “infravermelho”. Observar o limite do município já ajustado para a escala das imagens.

O mapeamento foi executado em duas etapas, sendo:

• Primeira: delimitação dos polígonos afetados, segundo o tipo de vegetação afetada.

• Segunda: preenchimento dos atributos de cada polígono.

Os atributos dos eventos de incêndio na vegetação mapeados abrangem os quesitos representados no diagrama da Figura 7, adiante, atendendo ao termo de referência.




Figura 7 – Diagrama mostrando os grupos de informação (2º nível), campos (3º/4º nível) e siglas dos atributos (último nível) utilizados na classificação dos polígonos de incêndio na vegetação.




Em relação aos danos observados na vegetação, um dos eventos mais frequentes são áreas florestais cuja resposta espectral é bastante semelhante à de áreas queimadas, com copas afetadas pelo fogo (Figura 8). Muitas dessas áreas estão associadas à periferia de afloramentos rochosos, com solos possivelmente rasos, com pouca capacidade de retenção de água. Dessa forma, estas áreas foram mapeadas como danificadas seja por fogo em serapilheira, seja por ressecamento a ponto de danificar a vegetação severamente.

Figura 8 – Detalhe do mosaico infravermelho mostrando áreas caracteristicamente queimadas (setas laranja) e áreas escurecidas, com resposta de dano à vegetação (setas azuis - resposta de clorofila muito baixa ou nula).

3.2.2. Mapeamento de risco

As áreas de risco para incêndios foram mapeadas com base nos seguintes critérios, conforme o Termo de Referência:

• Tipologia da vegetação;

• Ocorrência mapeada de incêndios;

• Exposição das encostas ao sol e vento;

• Proximidade de ocupação urbana.

Os polígonos de risco possuem o seguinte rol de atributos:

• Grau do risco: baixo, médio, alto.

• Tipo de vegetação afetada

• Direção predominante do vento nas épocas secas do ano

• Altitude média

• Posição topográfica (topo / encosta / baixada, etc)

• Aspecto da encosta (direção média para a qual é voltada, em azimute)

• Área (hectares)




• Observações do intérprete.

A metodologia utilizada foi a de avaliação multicritério em ambiente de sistema de informações geográfico, pelo método AHP-CLP (Processo Analítico Hierárquico de Saaty, seguida de Combinação Linear Ponderada). Alguns dos fatores considerados são ilustrados na Figura 9, abaixo.

Figura 9 – Fatores considerados na análise de risco: relevo (declividade, posição topográfica) e orientação das encostas.

3.3. Sistema de Informações Geográfico - WebGIS




O sistema de informações geográfico funcionará em plataforma Web, no conceito de “nuvem”, onde o software é licenciado como assinatura anual e fica hospedado em datacenters remotos, sendo gerido pela Novaterra e operadores selecionados pelo EGP-Nit ou indicados, através da Web. As consultas são abertas ao público na Internet, com acesso via browser. A plataforma selecionada nesta primeira fase é baseada na tecnologia PostgreSQL / PostGIS com servidor de dados geográfico conforme os padrões de serviço (webservices) do OGC (Open Geospatial Consortium). Esta interface é muito customizável e baseada em padrões de Internet, como HTML 5, CSS e PHP. As operações espaciais e funcionalidades específicas do banco de dados espacial são geridas pelo PostGIS.

A interface inicial do projeto é mostrada na Figura 10, abaixo.

Figura 10 – Interface do WebGIS para apoio à gestão de risco de incêndios na vegetação.

O mapa pode ser acessado na Internet pela URL curta http://bit.do/pmn-incendios ou pelo QR Code abaixo, para aparelhos móveis (smartphones e tablets).




4. Resultados

Os resultados do mapeamento de eventos de incêndio na vegetação em Niterói, para os meses de janeiro a março de 2014, são mostrados nas ilustrações a seguir.

Figura 11 – Visão geral dos eventos de incêndio e ressecamento crítico da vegetação em Niterói.

Figura 12 – Quadro-síntese dos danos à vegetação.




Figura 13 – Exemplo de unidade de conservação no Município de Niterói, o recém-criado PARNIT, foi fortemente afetado pelos incêndios, especialmente no Setor Norte e Viração.

Figura 14 – Detalhe da região norte do Município e Setor Norte do PARNIT (em verde) com focos de incêndio mapeados (em amarelo).




Figura 15 – Ilustração (miniatura) do mapa das áreas afetadas por incêndios e ressecamento crítico, por tipo de vegetação. O Original foi apresentado na escala 1:30.000 (formato de folha impressa ISO A1).

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