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Title: O uso do sensoriamento remoto e da cartografia digital na gestão de bacias hidrográficas agrícolas.
Authors: Fujaco, Maria Augusta Gonçalves
metadata.dc.contributor.advisor: Leite, Mariangela Garcia Praça
Keywords: Sensoriamento remoto
Cartografia digital
Geoprocessamento
Bacias hidrográficas
Paracatu
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Leite, Mariangela Garcia Praça
Sobreira, Frederico Garcia
Oliveira, Fábio Soares de
Fonseca, Bráulio Magalhães
Magalhães Júnior, Antônio Pereira
Citation: FUJACO, Maria Augusta Gonçalves. O uso do sensoriamento remoto e da cartografia digital na gestão de bacias hidrográficas agrícolas. 2017. 127 f. Tese (Doutorado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: A partir do lançamento dos primeiros satélites, a comunidade científica tem tido acesso a novas ferramentas para enfrentar os vários problemas ambientais (espaciais), como por exemplo, degradação das florestas, erosão dos solos, índices como NDVI/SAVI/IAF, estimativa da evapotranspiração, monitoramento de fenômenos climáticos e uso da terra. Todos estes “parâmetros” eram monitorados e /ou estimados somente com dados de campo, no entanto, as inovações das geotecnologias como o sensoriamento remoto e a cartografia digital deram uma nova dimensão para a compreensão e resolução dos problemas ecológicos, climáticos e ambientais. Neste estudo, as três sub-bacias de Entre Ribeiros (ET), Rio Escuro (RE) e Rio Verde (RV), localizadas na bacia hidrográfica do rio Paracatu, todas com áreas superiores a 1000km2, estão sob uma grande pressão de atividades agropecuárias e silvicultura. Estas atividades envolvem o uso da água do rio Paracatu e seus contribuintes, estando assim, os seus recursos hídricos sobre uma grande demanda, necessitando para um monitoramento constante não só da qualidade da água, mas também da sua disponibilidade para as diversas atividades antrópicas e manutenção dos ecossistemas aquáticos. Outro grande problema envolvendo estas áreas é susceptibilidade dos solos a processos erosivos, daí a grande necessidade do mapeamento das áreas mais sensíveis a tais processos, para que assim se faça uma gestão adequada dos mesmos. Com o intuito de desenvolver ferramentas num ambiente em SIG que permitirão num futuro uma gestão integrada de dados (estimativa da evapotranspiração, qualidade da água, uso do solo, erosão do solo, qualidade de sedimentos fluviais) nestas três sub-bacias, foram usadas várias geotecnologias. A evapotranspiração (ET) foi estimada usando imagens de satélite MODIS – MOD16 num período de treze anos (2001 a 2014) e os resultados comparados com dados das escassas estações meteorológicas existentes nas três sub-bacias. Os mapas anuais da ET demonstraram que os maiores valores se encontraram nas áreas de silvicultura. A análise temporal da ET evidenciou um aumento progressivo ao longo de treze anos estudados. Os primeiros resultados das análises da qualidade da água evidenciaram que as águas sofrem influência da atividade agrícola, tendo sido encontrados em alguns pontos de amostragem concentrações de metais pesados acima dos recomendados pela resolução CONAMA 357/05, colocando a água nas classes 3 e 4. Para se identificar as áreas mais susceptíveis à erosão foi criado um script baseado na equação USLE em ambiente SIG, que pode ser adicionado via “Arctoolbox” no software ArcGIS. O modelo foi validado e mostrou-se eficaz na estimativa da erosão nas três sub-bacias em estudo. A criação do algoritmo, permitiu uma interface amigável no ambiente do ArcGIS, em que o usuário só tem que adicionar as xx variáveis da equação da USLE, e o software processará os algoritmos automaticamente, gerando o mapa final com a perda do solo em T/ha.ano. No que diz respeito aos sedimentos fluviais os dados indicam contaminação destes por metais pesados, tais como: As, Cd, Cr, Ni, Pb e Zn. Os mapas de uso e ocupação do solo quando cruzados com os mapas de concentração dos metais pesados permitiram inferir a origem provável desses elementos nos sedimentos, pois os maiores valores ficaram registrados nas áreas de silvicultura ou à jusante dos pivôs de irrigação. O uso conjunto do sensoriamento remoto e da cartografia digital na caracterização e monitoramento destas três sub-bacias demonstrou a sua elevada potencialidade na gestão de grandes áreas, devido à robustez dos dados criados e à facilitação do entendimento dos problemas ambientais para os agentes públicos, empresários e população em geral.
metadata.dc.description.abstracten: Since the launch of the first satellites, scientific community has had access to new tools to address the various (space) environmental problems, such as forest degradation, soil erosion, index such as NDVI/SAVI/IAF, evapotranspiration calculations and the monitoring of climatic changes and land use. All these "parameters" were monitored and/or estimated only with field data, however, the innovations in geotechnologies, such as remote sensing and digital cartography, gave a new dimension to the understanding and resolution of ecological, climatic and environmental problems. In this study, the three sub-basins of Entre Ribeiros (ET), Rio Escuro (RE) and Rio Verde (RV), located in the Paracatu river basin, all covering areas over a 1000km2, are under great pressure due to agricultural, pasture and silviculture activities. These activities involve the use of water from the Paracatu River and other rivers and creeks, thus, their water resources are in great demand, necessitating constant monitoring not only for water quality, but also for water availability for the various anthropogenic activities and maintenance of aquatic ecosystems. Another major problem involving these areas is the susceptibility of soils to erosive processes, what demands the definition and location of the most sensitive areas to such processes, to enable a proper management. In order to develop tools in a GIS environment that will allow future integrated data management (estimation of evapotranspiration, water quality, soil use, soil erosion, quality of fluvial sediments) in these three sub-basins, several geotechnologies were used. The evapotranspiration (ET) was estimated using MODIS-MOD16 satellite images over a period of thirteen years (2001 to 2014) and the results compared with data from the scarce meteorological stations in the three sub-basins. The annual ET maps showed that the highest values were found in the silviculture areas. The temporal analysis of ET showed a progressive increase over the 13 years studied. The first results of the water quality analysis showed that the waters are influenced by agricultural activity, and at some sampling points concentrations of heavy metals were found above those recommended by CONAMA Resolution 357/05, placing the water in classes 3 and 4. To identify most susceptible areas to erosion, a script was created based on the USLE equation in GIS environment, which can be added via "Arctoolbox" in ArcGIS software. The model was validated and proved to be effective in estimating erosion in the three sub-basins studied. The creation of the algorithm allowed a user-friendly interface in the ArcGIS environment, in which the user has only to add the variables of the USLE equation, and the software will process the algorithms automatic, generating the final map with the soil loss in T/ha.year. In relation to fluvial sediments, the data indicate contamination of these materials by heavy metals, such as: As, Cd, Cr, Ni, Pb and Zn. The maps of land use and occupation when crossed with the maps of heavy metals xxii concentrations allowed inferring the probable origin of these elements in the sediments, since the highest values were registered in the silviculture areas or downstream of the irrigation pivots. The joint use of remote sensing and digital cartography in the characterization and monitoring of the three sub-basins demonstrated their high potential in managing large areas, due to the robustness of the data created and to facilitate stakeholders understanding of the environmental problems.
Description: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8493
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor(a), 07/03/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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