Uso de geotecnologia na detecção e espacialização de incêndios e queimadas no Estado de Minas Gerais

Abstract

As queimadas são grandes modificadoras da paisagem além de alterar a dinâmica da biodiversidade, de propriedades da atmosfera e sobretudo dos solos e seus constituintes. O estudo do fogo, seja ele advindo de queimadas naturais ou antrópicas, é um objeto de estudo importante de diversas áreas do conhecimento, fundamental para entender como se dá sua espacialização, bem como entender suas causas e consequências no ambiente. Porém, na maioria das vezes, estes estudos são realizados pontualmente devido às dificuldades técnicas e financeiras de analisar extensas áreas. Neste sentido, o geoprocessamento torna-se uma ferramenta essencial quando o objeto de estudo são áreas mais abrangentes e/ou de difícil acesso. A análise de focos de calor obtidas de imagens de satélite podem ser um meio eficiente para conhecer a distribuição de queimadas sobre o espaço a fim de criar medidas de intervenção para amenizar o efeito do fogo sobre a fauna e a flora. Entretanto, a base de dados de focos de calor disponibilizada pelo INPE possui redundâncias em sua informação uma vez que uma mesma queimada pode ser identificada por diversos satélites. Quando se opta por analisar focos de calor captados por apenas um satélite pode haver subestimação de informação devido a sua resolução temporal quando se trata de satélites de órbita polar ou de limitação na captura de pequenas áreas queimadas causada pela baixa resolução espacial quando se trata de satélites de órbita geoestacionária. Além de amenizar as redundâncias de focos de calor disponibilizados pelo INPE, este trabalho teve como objetivo analisar a distribuição espacial de focos no estado de Minas Gerais para o período de 2001 a 2013 de acordo com variáveis do meio físico como altitude, solos, radiação solar, proximidade com rodovias e cursos hídricos avaliando também a densidade de focos no estado através do Índice de Densidade Kernel. Com o auxílio de imagens dos satélites Landsat 5, ResourceSat-1 e imagens do Google Earth além de avaliar o tempo de permanência das cicatrizes nos três biomas presentes no estado de Minas Gerais analisou-se também a eficiência dos satélites na captura de queimadas de diferentes extensões. Para eliminar a redundância de focos de calor para uma mesma cicatriz foi realizado processamentos no programa ArcGis 10.1 que eliminou cerca de 40% de focos que inicialmente somavam 439.113 focos para a série de 13 anos. Das cicatrizes analisadas através de imagens do Google Earth foi constatado que os sensores Aqua e Terra foram mais eficientes na captura de focos em detrimento de outros sensores. Cicatrizes com tamanho inferior a 1 ha não são detectadas e o número de focos capturados pelos satélites é diretamente proporcional com o aumento do tamanho da queimada. A proximidade de cursos hídricos e rodovias em geral influenciam a concentração de focos de calor de forma que quando mais próximo maior a concentração devido principalmente a atuação humana. O tipo de solo influencia de forma sistemática a concentração de focos devido suas características de capacidade de armazenamento de água bem como a diferença de altitude. A radiação solar não se mostrou influenciável na concentração de focos enquanto os biomas possuem função característica nessa espacialização principalmente em razão da diferença climática entre eles. Através de imagens do satélite Landsat 5 e ResourceSat-1 sobre os biomas Caatinga, Cerrado e Mata Atlântica foi analisado o tempo que a vegetação necessita para se reabilitar deixando de existir sobre ela caraterísticas da combustão da vegetação anterior. Foram identificadas 19 cicatrizes no bioma Caatinga e na Mata Atlântica e 46 cicatrizes no Cerrado. Observou-se que na Caatinga o período de duração das cicatrizes é superior às dos demais biomas podendo alcançar 128 dias enquanto para o cerrado são necessários em média 87 dias e para a Mata Atlântica 73 fato que pode ser explicado devido a diferença na média de precipitação anual entre estes biomas. A presença de nuvens sobretudo no bioma Mata Atlântica dificultou a identificação e acompanhamento de cicatrizes além de alterar valores do NDVI da vegetação sobre as cicatrizes. A dificuldade para obtenção de imagens sem nebulosidade para uma mesma cena de meses consecutivos explica esta dificuldade.

Fire is great landscape modifier in addition to changing the dynamics of biodiversity, the properties of the atmosphere and especially the soil and its constituents. The fire study whether arising from natural or anthropogenic fires, is an important object of study in various areas of knowledge, critical to understanding how their spatial and understand its causes and consequences in the environment. However, most of these studies are sometimes performed occasionally due to technical and financial difficulties of analyzing large areas. In this sense, GIS becomes an essential tool when the object of study are broader areas and / or difficult to access. The heat and satellite images of outbreaks of analysis can be an efficient way to know the distribution of fires on the area in order to create intervention measures to mitigate the effects of fire on the fauna and flora. However, the database of hotspots provided by INPE for the entire Brazilian territory have redundancies in your information once burned the same can be identified by several satellites, and when it chooses to analyze hotspots raised by a single satellite can there underestimation of information due to its temporal resolution when it comes to limiting or polar orbit satellites to capture small burned areas caused by poor spatial resolution when it comes to geostationary satellites. Apart from reducing duplication of hotspots provided by INPE, this study aimed to analyze the spatial distribution of outbreaks in the state of Minas Gerais for the period 2001-2013 according to characteristics of the environment as altitude, solar radiation, proximity with roads and water courses also evaluating the foci of density in the state through the Kernel density Index. With the aid of satellite images Landsat 5, ResoueceSat-1 and Google Earth images and to evaluate the residence time of the scars of three biomes present in the state of Minas Gerais also analyzed the efficiency of satellites capture fires of different extensions. To eliminate redundant hot spots for the same scar was performed processing in ArcGIS 10.1 program that eliminated about 40% of outbreaks that initially totaled 439,113 focus for the series 13 years. The scars analyzed using Google Earth images revealed that the Aqua and Terra sensors were more efficient in capturing outbreaks over other sensors. Scar size less than 1 ha are not detected and the number of foci captured by the satellite is directly proportional with the increased size of the burned. The proximity of water courses and roads in general influence the concentration of hotspots so that when next largest concentration mainly due to human activity. The type of soil influences systematically the concentration of outbreaks due its water storage capacity characteristics and the difference in altitude. Solar radiation was not influenced the concentration of outbreaks while biomes have characteristic function that spatial mainly due to the climate difference between them. Through the satellite, Landsat 5 images ResourceSat-1 on the Caatinga, Cerrado and Atlantic Forest was analyzed as long as the vegetation needs to rehabilitate cease to exist upon it features the combustion of previous vegetation. We identified 19 scars on biome Caatinga and Atlantic Forest and the Cerrado 46 scars. It was observed that in the Caatinga of scars duration is superior to the other biomes can reach 128 days while for the cerrado are needed on average 87 days and for the Atlantic Forest 73 fact that can be explained by the difference in mean precipitation annual between these biomes. The presence of clouds above the Atlantic Forest biome hindered the identification and monitoring of scars in addition to changing values of vegetation NDVI on the scars. The difficulty to obtain images without cloudiness to the same scene consecutive months explains this difficult.