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FERRAMENTAS PARA A GESTÃO DO RESERVATÓRIO DE ITAPARICA
UTILIZANDO IMAGENS DE SENSORIAMENTO REMOTO
Ana Lúcia Bezerra Candeias1*; Günter Gunkel²; João Rodrigues Tavares Junior³;
Maria do Carmo Sobral4
Resumo –
O processamento de imagem de sensoriamento remoto pode fornecer ferramentas de
realce, classificação entre outros na análise espacial de alvos no entorno de resrvatórios. Aqui
utiliza-se a combinação e razão de bandas de uma imagem OLI do Landsat 8 para a gestão do
reservatório de Itaparica. A metodologia é geral e pode ser aplicada a outros reservatórios. Além
disso, tem-se com esta técnica dois aspectos importantes para a gestão dessa área: eficiência e
rapidez na tomada de decisão tanto no trabalho de campo, como também nas ações a serem
desenvolvidas para o reservatório. Como resultados obteve-se o realce das macrófitas emersas,
sedimentos em suspensão, agricultura irrigada, áreas com argila, egeria densa submersa além do uso
e ocupação do solo no entorno do reservatório.
Palavras-Chave – processamento de imagem, sensoriamento remoto, geoprocessamento
ITAPARICA’S RESERVOIR MANAGEMENT TOOLS, WITH
REMOTE SENSING IMAGES
Abstract – Remote sensing image processing can provide enhancement tools, classification
and others in the spatial analysis of targets in the vicinity of reservoir. Here is used the combination
and reason bands of OLI image of Landsat 8 for the management of Itaparica reservoir. The method
is general and can be applied to other reservoirs. In addition, it has two important aspects to this
technique for the management of this area: efficiency and speed in decision making both in
fieldwork, and in the actions to be taken to the reservoir. As a result, we obtained the enhancement
of macrophytes, suspended sediments, irrigated agriculture, areas with clay, dense submerged
egeria and the use and occupation of land around the reservoir.
Keywords – image processing, remote sensing, GIS
1
* Professora do Departamento de Engenharia Cartográfica da UFPE, [email protected]
² Professor da TU Berlin, [email protected]
³ Professor do Departamento Cartográfica da UFPE, [email protected]
4
Professora do Departamento de Engenharia Civil da UFPE, [email protected]
XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
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INTRODUÇÃO
Paes et al. (2010) apresenta a gestão do reservatório de Itaparica utilizando as geotecnologias.
Gunkel (2007) e Melo (2011) tratam em seus trabalhos sobre a qualidade da água desse
reservatório. Já Araújo et al. (2013) ressaltam a tendência de um processo de eutrofização da água
nesse reservatório. Candeias et al. (2015) apresentam recomendação de uso e ocupação do solo no
entorno desse reservatório e Tundisi (2001) mostra uma abordagem integrada ao problema da
eutrofização de lagos.
A resolução temporal, espectral, espacial e radiométrica dos sensores imageadores são
grandes aliados na identificação do uso e ocupação do solo no entorno do reservatório bem como
pode auxiliar na avaliação da qualidade da água (Novo, 2015). A análise das imagens pode ser dada
a partir de uma única banda, combinação colorida, razão de bandas ou com modelagem, como
exemplifica o artigo de Lopes et al. (2013) em seu artigo quando analisa a clorofila-a em Itaparica
por meio de imagens de sensoriamento remoto.
Para uma boa gestão, o monitoramento dos reservatórios deve ser frequente, cada duas (três)
semanas. O corpo d’água não é homogêneo e necessita de muitas amostras para se ter uma
visualização geral da área (a cada 5 km, na parte central, nas bordas, e três com profundidades). No
reservatório de Itaparica, por exemplo, o monitoramento está distribuído em 12 posições
atualmente. Neste caso podem ocorrer eventos no reservatório que estão fora do alcance dessas
medições.
No monitoramento por barco são necessários, em muitos casos, vários dias para avaliar o
corpo d’água. Já com a utilização dos métodos do geoprocessamento, obtém-se facilmente o
monitoramento de grandes áreas, a aquisição dos dados de todo o reservatório é tomada ao mesmo
tempo, controle dos contaminantes pode ser avaliado com maior frequência e a análise da qualidade
da água também, e mesmo em lugares de difícil acesso. Mas, até que ponto é possível utilizar as
imagens de sensoriamento remoto para obter as medições de qualidade da água? As Tabelas 1, 2 e 3
procuram resumir isto, mostrando uma comparação da capacidade de sensoriamento remoto de
medir parâmetros dinâmicos, químicos e biológicos com os métodos tradicionais.
Tabela 1 - Capacidade de sensoriamento remoto medir parâmetros dinâmicos da água.
Fonte: Novo (2015)
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Tabela 2 - Capacidade de sensoriamento remoto medir parâmetros químicos da água.
Fonte: Novo (2015)
Tabela 3 - Capacidade de sensoriamento remoto medir parâmetros biológicos da água.
Fonte: Novo (2015)
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O presente artigo mostra como a combinação e razão de bandas de imagens de sensoriamento
remoto podem auxiliar na gestão de reservatórios realçando as feições de interesse. Uma
exemplificação é feita para o reservatório de Itaparica. A seleção das bandas foi definida a partir da
resposta espectral dos alvos de interesse. Este tipo de abordagem pode ser facilmente reproduzido
para outros reservatórios. Com esta metodologia existe dois aspectos importantes que o gestor
procura que é eficiência e rapidez na tomada de decisão, tanto para o trabalho de campo de forma
mais refinada, bem como nas ações a serem tomadas.
MATERIAIS E MÉTODOS
A Figura 1 apresenta a área do reservatório de Itaparica, onde serão analisadas as bandas do
sensor OLI (Operational Land Imager) do satélite Landsat 8. A imagem do OLI é gratuita e a
Tabela 4 apresenta as bandas e as faixas espectrais desse sensor que foi lançado em fevereiro de
2013. O SPRING desenvolvido pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), versão 5.06
foi o software de processamento de imagem utilizado na metodologia. A sua vantagem é de ser
gratuito.
Figura 1 - Localização da área. Fonte: Lopes et al. (2013)
Bandas
Banda 1 - Coastal aerosol
Banda 2 - Blue
Banda 3 - Green
Banda 4 - Red
Banda 5 - Near Infrared (NIR)
Banda 6 - SWIR 1
Banda 7 - SWIR 2
Banda 8 - Panchromatic
Banda 9 - Cirrus
Tabela 4 - Bandas e as faixas espectrais do OLI
Comprimeto de onda(µm)
0.43 - 0.45
0.45 - 0.51
0.53 - 0.59
0.64 - 0.67
0.85 - 0.88
1.57 - 1.65
2.11 - 2.29
0.50 - 0.68
1.36 - 1.38
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Resolução espacial (m)
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 2 apresenta imagens do Google Earth. É possível visualizar possíveis algas,
sedimentos em suspensão na água e macrófitas.
Figura 2 – Imagens do Google Earth e questionamentos sobre algas, macrófitas ou sedimentos suspensos na água.
Na Figura 3 tem-se Análise dos sedimentos e das algas suspensas no reservatório. Imagem
OLI de 27.04.2014, Landsat 8, combinação BGR das bandas: azul, vermelho, NIR. A vegetação
mais densa ou irrigada fica em vermelho escuro.
Figura 3 – Análise dos sedimentos e das algas suspensas. Imagem OLI de 27.04.2014, Landsat 8,
combinação BGR das bandas: (azul + vermelho), (azul + vermelho), NIR.
A Figura 4 mostra a biomassa e o uso do solo do entorno do reservatório. Destaca-se a
visualização das macrófitas emersas, sedimentos em suspensão, agricultura irrigada e áreas com
argila.
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Figura 4 – Biomassa e uso do solo na imagem OLI de 27.04.2014, Landsat 8,
combinação BGR: bandas: azul, verde, NIR
A Figura 5 destaca a egeria densa submersa e as algas suspensas em Icó-Mandantes. Os perímetros
irrigados são vistos em amarelo esverdeado e a caatinga em tons mais escuros de verde.
Figura 5 – Biomassa das algas e as macrófitas submersas na imagem de 27.04.2014, Landsat 8.
Combinação BGR: azul, (NIR - azul) / (NIR +azul), NIR
CONCLUSÃO
A combinação e razão de bandas foram usadas neste trabalho e mostram a riqueza dos resultados
que o sensoriamento remoto pode fornecer na gestão de reservatórios. Utilizou-se para isto uma
imagem do OLI do Landsat 8 e o software SPRING (INPE) ambos gratuitos. A metodologia pode
ser facilmente aplicada a outros reservatórios. Observou-se o realce na visualização de macrófitas
emersas, sedimentos em suspensão, agricultura irrigada, áreas com argila, egeria densa submersa
além do uso e ocupação do solo no entorno do reservatório. A metodologia atende a dois aspectos
importantes para a gestão dessa área: eficiência e rapidez na tomada de decisão, tanto no que se
refere ao trabalho de campo de forma mais refinada, bem como nas ações a serem tomadas para o
reservatório.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Agência do
Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), pelo apoio ao Projeto Innovate - Interplay
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between the multiple uses of water reservoirs via Innovative coupling of substance cycles in aquatic
and terrestrial ecosystems.
Ao edital da UFPE, PROPESQ/DRI PESQUISADOR VISITANTE DO EXTERIOR Nº
01/2014 do processo Nº 004952/2015-17.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ARAUJO FILHO, J. C. de; GUNKEL, G.; SOBRAL, M. C. M.; KAUPENJOHANN, M.; LOPES,
H. L. Soil attributes functionality and water eutrophication in the surrounding area of Itaparica
Reservoir, Brazil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 17,
n. 9, p. 1005-1013, 2013.
CANDEIAS, A L B; LEITE, L. L. L.; CABRAL, J. J. S.; SOBRAL, M. C.; TAVARES JUNIOR, J.
R.; GUIMARAES, L M Qualidade do Solo para as Culturas Irrigadas no Entorno do Reservatório
de
Itaparica
–
Pernambuco.
site:
https://www.abrh.org.br/sgcv3/UserFiles/Sumarios/767c5a7c8383b8eac4a0fea31cbdaace_0918569
6e24a4aec4fb631541be92286.pdf . Acessado em 11/06/2015.
GUNKEL, G. Contamination and Eutrophication Risk in Reservoir in Semi-Arid Zone: Itaparica
Reservoir, Pernambuco, Brazil. In: Reservoirs and River Basins Management: Exchange of
Experience from Brazil, Portugal and Germany. Berlin: Technische Universität Berlin, 2007.
LOPES, H.; SOBRAL, M. C.; GUNKEL, G.; CANDEIAS, A. L. B.; MELO, G. Análise espaçotemporal da clorofila-a no reservatório de Itaparica por meio de imagens Landsat-TM. Anais XVI
Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril
de 2013, INPE.
MELO, G. L. Avaliação da qualidade da água em reservatórios interligados no eixo leste do Projeto
de Integração do Rio São Francisco, Brasil. 2011. 158 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) Universidade Federal de Pernambuco. Recife – PE, 2011.
NOVO, E. M. L. M. Monitoramento de Quantidade e Qualidade da Água e Sensoriamento Remoto.
site: http://mtc-m17.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/12.03.20.57/doc/3.pdf. Acessado
em: 11/06/2015.
PAES, R. F. de C.; CANDEIAS, A. L. B.; SOBRAL, M. do C. M. (2010). Sistemas
de
informações geográficas para subsidiar a tomada de decisão na gestão ambiental de
reservatórios. III Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação,
Recife.
TUNDISI, J. G. Planejamento e gerenciamento de lagos e reservatórios: uma abordagem integrada
ao problema da eutrofização. São Carlos: United Nations Environment Programme: Programa das
Nações Unidas para o Meio Ambiente/Instituto Nacional de Ecologia, 2001.
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