Pesquisadores da UFPA analisam cobertura vegetal ao longo da BR-316

Matemática Aplicada facilita análise das imagens de satélite sobre uso do solo 

Mais moradias, mais plantações, menos floresta. Essa é a conclusão do projeto “Variação espacial e temporal da cobertura vegetal ao longo do Eixo da BR-316, no Pará”, desenvolvido pela Faculdade de Matemática do Campus da Universidade Federal do Pará (UFPA) em Castanhal. A pesquisa de iniciação científica foi realizada por Mauro Bentes, sob orientação do professor Arthur da Costa Almeida, e analisou imagens de satélite da BR-316 entre os anos de 1999 e 2008.

Os pesquisadores de matemática usaram imagens do satélite LANDSAT 5, disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), para observar a cobertura vegetal ao longo da principal via de acesso à Belém. “As imagens digitais são representações numéricas de imagens reais. Para nós, é como se cada pixel da imagem – ou seja, cada ponto que aparece e que forma a imagem – fosse um número dentro de uma matriz numérica. O que fizemos foi analisar cada ponto da imagem, com a ajuda de softwares, para classificar esta imagem e saber se ali há um fragmento de floresta, uma plantação, um pasto, um rio ou uma área urbanizada, ou seja, buscamos padrões de números”, resume Arthur Almeida.

Sensoriamento remoto pode acompanhar ocupação na BR-316 - Para isso, os matemáticos utilizaram o sensoriamento remoto, ou seja, imagens que foram obtidas sem que o aparelho que as captura tivesse qualquer contato com o objeto. Isso é possível porque entre os diversos tipos de energia que existem, há a eletromagnética. “É devido a ela que vemos o mundo, pois a luz visível é uma forma de energia. Mas nossa visão é limitada, ou seja, percebe apenas uma camada, uma pequena faixa de frequências desta energia. Os satélites não têm esta limitação e ‘enxergam’, além da luz visível, outras como a ultravioleta ou a infravermelha. Assim, cada nível desta imagem captada pelo satélite, totalizando sete faixas, é chamado de banda e tende a perceber melhor determinado tipo de imagem”, conta o pesquisador da UFPA.

“Na pesquisa usamos as bandas 3 e 4, pois, uma percebe melhor áreas de plantio como pastos e plantações, e outra, áreas de floresta. Fazemos uma relação entre ambas usando-as como denominador e numerador de equações. O resultado desta ‘conta’ revela o tipo de vegetação que há naquele pixel, em uma área equivalente a 30x30 m2, ao longo do tempo. Quanto mais próximo a -1 menos preservado está o local e quanto mais próximo a +1 mais florestado é o lugar. Com imagens ao longo do tempo é possível indicar onde houve perda ou ganho de vegetação”, garante Mauro Bentes.

A pesquisa da UFPA foi feita com imagens da chamada órbita 223, ponto 061, onde é possível visualizar o trecho da rodovia que passa pela Região Metropolitana de Belém e chega até a cidade de Castanhal. “Para quem faz este caminho todos os dias – Belém/Castanhal, a mudança na paisagem é notória. Com a pesquisa, queríamos verificar exatamente que mudança foi esta e o período histórico analisado é justamente o de ampliação de empreendimentos residenciais e de intensificação da urbanização e de ocupação ao longo da BR-316”, relembra o então estudante de matemática.

Para aperfeiçoar os dados o pesquisador ainda utilizou uma ferramenta metodológica chamada Índice de Vegetação Normalizado (NDVI), um critério de comparação de informações. Entre as vantagens desta escolha está a possibilidade de analisar as imagens a partir da variação de área em km². “Com isso, vemos que, em 1999, 61% da área estudada era preenchida por floresta, 20% por plantações, 13% por campos abertos, 5% por áreas urbanizadas e 1% por água. Nove anos depois, estes índices são de 46% de florestas, 25% de plantações, 20% de campos, 8% de áreas urbanizadas e apenas a presença de água se mostrou constante, permanecendo em 1%”.

Urbanização Belém-Castanhal aumentou - De tal modo, há uma variação percentual no uso do solo ao longo da BR-316, no período analisado. A área de floresta diminuiu 24,2%, passando de 689 km² para 522 km². Em contrapartida, as áreas de campo aberto cresceram 53,1% e as áreas de plantação 26,7%. E o processo de urbanização também deixou sua marca. Ao todo a área urbanizada aumentou em 51,6%, saltando de 62 para 94 km².

“Os resultados mostram que houve uma variação no uso do solo na área de estudo, principalmente em Castanhal e na Grande Belém, e indicam que o uso de imagens de índice de vegetação adquiridas por satélite tem boas possibilidades como técnica para o estabelecimento de um sistema de alerta para a qualidade da vegetação ao longo da BR-316, componente ambiental importante especialmente no que se refere a qualidade de vida das pessoas que moram ou circulam pela rodovia”, conclui Mauro Bentes.

Para os pesquisadores da UFPA, além da importância do tema em si, a pesquisa também tem como papel fundamental mostrar a aplicação da matemática no cotidiano. “Uma das queixas dos estudantes é saber o que se faz com todo o conhecimento da área? Ou seja, para que serve a Matemática? As fórmulas e métodos em si, não servem para nada, mas todo conhecimento adquirido – sobre frações, matrizes, logaritmos e outros tantos – tem aplicação e aplicações importantes social e ambientalmente”, assegura Arthur Almeida.

Já o ex-bolsista de iniciação científica, Mauro Bentes, destaca o papel fundamental que a interdisciplinaridade tem na pesquisa. O projeto foi desenvolvido em parceria com a Faculdade de Engenharia Elétrica, Faculdade de Meteorologia e SIPAM (Sistema de Proteção da Amazonia). “Cada área contribui para ajudar a interpretar os dados e assegurar uma melhor compreensão do que significa o que estamos descobrindo”.

O agora aluno do curso de especialização em Matemática do Campus da UFPA em Castanhal, pretende dar continuidade à pesquisa usado dados recentes sobre a cobertura vegetal na BR-316 disponibilizadas pelo LANDSAT 8, satélite colocado em órbita em 2013.

O estudo faz parte do projeto de pesquisa “Classificação de Padrões em imagens digitais e em bancos de dados meteorológicos” do professor Arthur Almeida e as análises continuam graças uma parceria com pesquisadores do Núcleo de Altos Estudos Amazônicos da UFPA (Naea), por meio da qual analisam a valorização econômica do solo na Amazônia.

Texto: Ronaldo Palheta e Glauce Monteiro – Assessoria de Comunicação da UFPA
Publicado em: 12/06/2015
Unidade: Faculdade de Matemática do Campus da UFPA em Castanhal
Status: Pesquisadores Mauro Bentes e Arthur Almeida estão disponíveis para entrevistas.