O documento discute o uso de técnicas de geoprocessamento em estudos ambientais. Ele explica como a análise ambiental integrada por técnicas de geoprocessamento utiliza dados geográficos e modelagem espacial para descrever, simular ou prever problemas do mundo real. Também descreve a evolução histórica do mapeamento, geoprocessamento e sistemas de informações geográficas, e como esses métodos permitem analisar e combinar informações espaciais e atributos para entender e gerenciar as complexas interações entre

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Maria Victoria R. Ballester 1
Geoprocessamento e Sistemas de Informações Geográficas
Universidade de São Paulo – Campus Piracicaba
Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Laboratório de Aálise Ambiental e Geoprocessamento
Introdução conceitual, histórico e exemplos
CEN0190
“Uso de técnicas de geoprocessamento em estudos ambientais”
Profa. Maria Victoria R. Ballester
Portanto, monitorar, ordenar, planejar ou intervir no espaço requerem
a análise dos diferentes componentes do ambiente, envolvendo os
meios físico e biótico, as perturbações naturais, as ações antrópicas e
as interações entre estes componentes
O que é análise ambiental?
(Urban et al., 2005; Medeiros e Câmara, 2001)
A estrutura e o funcionamento dos ecossistemas são a manifestação da
interação entre os gradientes físicos, bióticos, as perturbações (naturais ou
antrópicas), bem como as respostas físicas e bióticas a esses processos
Análise ambintal integrada por técnicas de geoprocessamento
é um procedimento analítico que utiliza geoprocessamento, dados geográficos e
modelagem espacial para descrever, simular ou prever problemas do mundo real
O que é análise espacial ?
“um conjunto de métodos cujos resultados mudam quando o objeto e
oa localização do(s) elemento(s) analisado(s) muda(m)"
O que é geoprocessamento????
NOSSO MUNDO:
Lidamos diariamente com um complexo de interações espaciais
que formam a maior parte de nossa vida
Vivemos em um dado local,
trabalhamos em outro e interagimos
com estabeleciemtos comerciais,
amigos e instituições espalhados em
uma área substancial

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Maria Victoria R. Ballester 2
CENA
CINEMA
RUA DO PORTO
ENGENHO
Toda nossa vida envolve tomar decisões regularmente, o que fazemos em geral
de forma intuitiva.
Estas decisões
envolvem conceitos
tais como os de
distância, direção,
adjacência,
localização relativa e
tantos outros muito
mais complexos
Simultanemante : vivemos em dois mundos
Fonte: www.esri.com
• População
• Consumo de bens e secrviços
produzidos pela natureza
• Uso da terra • Recursos naturais
• Diversidade
• Áreas naturais
Aumentam:
Declinam:
Em conflito constante e crescente,
Evoluindo em direção a um mundo
controlado pelo homem no qual:
Mundo criado pelo
homem, manejado
Mundo natural,
auto regulado
Fonte: www.esri.com
Para entender e manejar estes dois mundos,
usamos abstrações
• Habilidade em aquirir e
representar graficamente as
informações sobre as complexas
relações espaciais que nos
rodeiam
• Essas atividades eram (e são)
uma parte importante das
sociedades organizadas
Desenvolver abatrações do mundo em que vivemos é uma das
atividades humanas que têm sido registrada desde os primórdios das
nossas civilizações
Os reistros mais antigos já
demostram:

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Maria Victoria R. Ballester 3
Ao longo de séculos, o homem desenvolveu modos eficientes de
armazenar e manipular, tais informações: o mapa.
“Mecanismo analógico de
armazenamento para dados
espaciais que representam,
graficamente em uma superfície
plana, os acidentes físicos e
culturais da superfície em uma
dada escala”
MAPA
IBGE, 1993; Marble & Peuquet, 1990
www.indiana.edu
Originalmente, os
mapas eram usados
para descrever
lugares longínquos,
como um auxílio para a
navegação e
estratégias militares
www.indiana.edu
Com o início do desenvolvimento da avaliação e entendimento dos
recursos naturais, geologia, geomorfologia, ciências do solo e
ecologia no século XIX, e a medida que os estudos científicos da
Terra avançaram, surgiram novos materiais para serem mapeados

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Maria Victoria R. Ballester 4
Os dados espaciais passaram a ser armazenados em conjuntos de acordo
com uma determinada característica ou atributo, como por exemplo:
relevo, uso do solo, pedologia, geologia, vias de integração, etc.
Criaram-se assim os mapas
temáticos, os quais são documentos
em quaisquer escala em que, sobre
um fundo geográfico básico, são
representadas as informações a
cerca de um único fenômeno
(Bourrougth, 1991; IBGE, 1993).
Nos últimos 4.000 anos, várias culturas têm utilizado simbologias gráficas para
representar fenômenos espacialmente distribuídos.
Mapas têm provido um meio útil para (Dangermond, 1990):
• armazenar informações,
• conceber idéias,
• analisar conceitos,
• prever acontecimentos,
• tomar decisões sobre geografia e,
• possibilitar a comunicação entre seres humanos
Mapas podem ser considerados um
sistema de informações, uma vez que
são o produto de uma cadeia de
operações que vão desde o
planejamento da observação e coleta de
dados até o armazenamento e análise
dos mesmos com o objetivo de utilizar a
informação assim derivadas em
processos de tomada de decisões
Exemplo:
PROBLEMA: Qual o tamanho da área e o valor a ser pago para
implantar uma zona de amortecimento ao redor de uma unidade
deconservação?
Entender como as feições da superfície variam espacial e temporalmente e qual a
relação existente entre um ou mais atributos espaciais.
SOLUÇÃO: devem ser combinados atributos espaciais
tais como tipo e uso do solo, infraestrutura existente,
população local, características do terreno como
declividade declividade, malha viária já existente, áreas
de preseração, dados climatológicos, etc.
Questões mais comuns dos usuários de mapas:

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DIFICULADADES: determinação da relação existente entre um ou
mais atributos espaciais e a análise e manipulação das características
da superfície terrestre que variam tanto no tempo quanto no espaço.
20 0 20 40 60 Quilômetros
N
450000
450000
540000
540000
630000
630000
720000
720000
810000
810000
8550000 8550000
8640000 8640000
8730000 8730000
8820000 8820000
8910000 8910000
9000000 9000000
9090000 9090000
Centros urbanos
Estradas
BR 364
Projetos de colonização
Implantado decada 70
Implantado decada 80
Projetado
Densidade populacional (hab.km-2)
0 - 1.6
1.6 - 6.8
6.8 - 13.8
13.8 - 29.7
Legenda
RESOLUÇÃO: integração do conjunto de dados espaciais. As
características de interesse são integradas pela sobreposição
de mapas temáticos, de mesma escala, representados em
folhas transparentes.
Mapas síntese: resultado da sobreposição manual de
características distintas, os quais mostram áreas onde várias
classes de fenômenos em estudo ocorrem em justaposição
(Green, Kempka & Lackey, 1994; Steinitz, 1977).
Pode-se facilmente deduzir que este tipo compilação e subsequentes
análise e interpretação manuais, têm limitações inerentes de
armazenamento, manipulação e análise das informações espaciais em
termos de velocidade e volume.
Tais problemas vêm sendo solucionados, principalmente nas últimas
décadas, através do uso de sistemas computacionais, os quais tiveram
desenvolvimento substancial nas últimas décadas, possibilitando o
surgimento de novas tecnologias tais como os Sistemas de
Informações Geográficas, de Cartografia automatizada, etc.
A partir da segunda metade do século XX, com o
desenvolvimento da tecnologia de informática, surge a
possibilidade de armazenar e representar as informações
espacialmente distribuídas em ambiente computacional,
permitindo o desenvolvimento do Geoprocessamento.
O que é geoprocessamento?, quando e porque surgiu ?
Geoprocessamento: disciplina do conhecimento que utiliza
técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da
informação geográfica e que vem influenciando de maneira
crescente as áreas de (Câmara & Davis, 2000)
O que são Sistemas de Informações Geográficas (SIGs)?
Ferramentas computacionais para geoprocessamento que permitem a
adquisição, armazenamento, manipulação, integração e exposição de dados
ambientais (Bourrogh, 1991; Dobson, 1993; Star & Estes, 1990)
Compostos por hardware, software, dados, pessal, organizações e acordos
institucionais para colectar, armazenar, analisar e disseminar informações sobre
áreas da Terra (Dueker & Kjerne 1989)

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Maria Victoria R. Ballester 6
• primeiras tentativas de automatizar parte do processamento de dados com
características espaciais.
• Inglaterra e Estados Unidos: objetivo principal reduzir os custos de produção
e manutenção de mapas.
• Sistemas computacionais incipientes, associados à especificidade das
aplicações desenvolvidas (pesquisa em botânica, na Inglaterra, e estudos de
volume de tráfego, nos Estados Unidos),
HISTÓRICO - Década de 50:
• estes sistemas ainda não podem ser
classificados como “sistemas de
informação” (Câmara & Davis, 2000).
Década de 60: primeiros SIGs foram desenvolvidos
em meados da década de 60 por agências
governamentais como resposta de uma nova
consciência e urgência em lidar com questões
ambientais complexas e recursos naturais.
Um dos pioneiros: Canadá, onde esses
sistemas foram desenvolvidos para
manipular os dados relativos ao inventário
de terras
1966
Década de 70: crescimento lento
Década de 80: o uso cresceu drasticamente
tornando uma ferramenta comum em muitas
intituições privadas, governamentais e de
ensino e pesquisa.
Década de 90: o SIG é o resultado de mais de
duas décadas de desenvolvimento científico e,
como muitas inovações tecnológicas, tem
aumentado rapidamente sua taxa de adoção após
muitos anos de crescimento lento.
1975
1981
• 1982- Introdução do Geoprocessamento
pela UFRJ: desenvolvimento do SAGA
(Sistema de Análise Geo-Ambiental), com
grande capacidade de análise geográfica
• Meados de 80: Aerosul lança o MaxiData,
sistema para automatização de processos
cartográficos.
• Anos 90: lança o MaxiCAD, largamente
utilizado no Brasil, principalmente em
aplicações de Mapeamento por Computador
e depois o dbMapa que permitiu a junção de
bancos de dados relacionais a arquivos
gráficos MaxiCAD, produzindo uma solução
para "desktop mapping" para aplicações
cadastrais.
Brasil

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Maria Victoria R. Ballester 7
• 1984: INPE desenvolve o SITIM
(Sistema de Tratamento de Imagens) e
o SGI (Sistema de Informações
Geográficas), para ambiente PC/DOS.
• 1991:é lançado o SPRING (Sistema
para Processamento de Informações
Geográficas), para UNIX e
MS/Windows.
• 1990: Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento da TELEBRÁS iniciou,
o desenvolvimento do SAGRE (Sistema
Automatizado de Gerência da Rede
Externa), aplicação para o setor de
telefonia.
Hoje, usando a tecnologia digital,
somos capazes de capturar quase
tudo que conhecemos
E de disponibilizar a
informação para
qualquer possoa em
qualquer lugar do
mundo
Os SIGs continuam evoluindoRedes de SIG
Sistemas de
informações geográgicas
Abstração digital da
informação geográgica
Conhecimento
geográfico
Dados e
ferramentas
Sistemas
servidor/cliente
Redes de
servidores
internet
Produtividade
profissional
Manejo de
informações
Compartilhamento de
serviçosTornando-se mais distribuídos
Um SIG armazena informações sobre
o mundo real como uma coleção de
planos de informação os quais podem
estar conectados através de
atributos geográficos.
Como um S.I.G. Funciona?:
PONTO CHAVE: DADOS Georeferenciados

8. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 8
Por que os SIGs únicos?
• Permitem analisar e combinar informações espaciais e não espaciais
• As informações espaciais referem-se a uma localização única de um dado
fenêmeno na superfície o que permite
• Efetuar conecções entre atividades com base na proximidade espacial
• As informações referem-se a uma localização única de um dado
fenêmeno no tempo o que permite analisar séries históricas
• Mapear onde as coisas estão: permitem encontrar lugares que têm as
características que você está procurando e visualizar padrões.
O que se pode fazer com SIGs?
Proporcionam uma nova forma de olhar o mundo ao nosso redor
Com eles pode-se:
• Mapaear quantidades: para encontrar
lugares que atendem aos seus critérios e
para agir. Exemplos:
•Uma empresa de roupas para crianças
pode querer encontrar CEPs com famílias
com renda relativamente alta com jovens.
•Autoridades de saúde pública podem
querer mapear o número de médicos por
mil pessoas em cada setor censitário para
identificar quais áreas são
adequadamente atendidos e quais não são.
O que se pode fazer com SIGs?
Proporcionam uma nova forma de olhar o mundo ao nosso redor
Com eles pode-se:
Mapear densidades: permite medir o
número de recursos usandos por unidade
de área de modo que você pode ver
claramente a sua distribuição. Isto é
especialmente útil quando o mapeamento
de áreas, tais como setores censitários ou
municípios, que variam muito em tamanho.
Exemplo mapas que mostram o número de
pessoas por setor censitário, os maiores
podem apresentar maior número de
pessoas do que os menores. Mas alguns os
menores podem ter mais pessoas por
quilômetro quadrado, ou seja uma maior
densidade.

9. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 9
Encontrar o que há dentro: para
monitorar o que está acontecendo e
tomar decisões mapeando o que está
dentro de uma área específica.
Encontrar o que tem nas proximidades: pode ajudá-lo a descobrir
o que está ocorrendo dentro de uma distância definida de um
recurso pelo mapeamento do que está nas proximidades.
Mapear as mudanças em uma área e
antecipar as condições futuras, decidir
sobre um curso de ação ou avaliar os
resultados de uma ação ou política. Ao
mapear onde e como as coisas mudam ao
longo de um período de tempo, você pode
ter uma visão sobre como elas se
comportam.
Geralmente se enquadram em cinco categorias básicas:
• Redução de custos e aumento da eficiência
• Melhor tomada de decisão
• Melhoria da comunicação
• Melhor manutenção de registros
• Gerenciando espacialmente distribuído
Os cinco principais benefícios dod SIGs na atualidade:
• aplicáveis em organizações de todos os tamanhos e em quase todos
os setores
• há uma crescente consciência do valor econômico e estratégico

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Maria Victoria R. Ballester 10
EXEMPLOS
Fonte: SOS
Mata Atlântica
Mata Atlântica
Atividades:
Culturas agrícolas
Exploração madereira
Pecuária
Urbanização
Mata Atlântica: 15% BR -
(100 milhões ha)
1998 : 8%
Fonte: SOS Mata Atlântica
abrangia uma área de 1,36 milhão km2, o
que equivalia a aproximadamente 15% do
território brasileiro.
Hoje, seus remanescentes florestais
estão reduzidos a menos de 100 mil km2,
o que corresponde a 1% do Brasil.
A Mata Atlântica Desmatamento na “Amazônia Legal”
Laurance et al. 2002
LBA: Plano Experimental Conciso
1996

11. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 11
Fonte: INPE, www.inpe.br
9%
91%
10%
90%
Evolução dos desmatamento na Amazônia brasileira
Pavimentação e abertura de novas
estradas: possíveis consequências
www.whrc.org
Nepstead et al., 2001
Rivers and Floodplains (> 100m)
O papel dos rios no ciclo global do carbono
J. Richey, J. Melack, A. Aufdenkampe, V. Ballester, L. Hess.
Outgassing from Amazonian rivers and wetlands as a large
source of atmospheric CO2. 2002. Nature, 416:617-620.
Σ: 1.2 . 3 Mg C ha-1 y-1 (basin ~ .5 Gt y-1)
15
0
5
10
20
25
J F M A M J J A S O N D
FloodedArea(x104km2)
T (>100m)
MC
S (<100 m) MF
10
15
20
25
%
1.77 x 106 km2
Inundation
pCO2 -> Outgassing
J F M A M J J A S O N D
pCO2(x103μatm)
0
4
8
12
Jt
Jr
Sol
Ic
Md
Pr
Ng
Jp
atm
15
0
5
10
20
25
30
J F M A M J J A S O N D
CO2Evasion(TgCmo-1)
T (>100m)
S (<100 m)
MF
MC

12. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 12
Krusche et al., 2003
N
EW
S
Projection UTM
Datum Córrego Alegre
Spheroid SAD 69
150000
150000
200000
200000
250000
250000
300000
300000
350000
350000
400000
400000
7450000 7450000
7500000 7500000
7550000 7550000
20 0 20 40 Kilometers
Bacia-p
Precipitation (mm)
1250 - 1300
1300 - 1400
1400 - 1500
1500 - 1650
1650 - 1750
1 9 9 7
Sensibilidade
Baixa
Média
Alta
Não mapeado
Mapeamento da áreas sensíveis à deposição ácida
Mapa de janeiro de 1993, período de máxima
precipitação
Maior parte da baica: risco baixo
Áreas de maior risco cabeceiras e porção
central
Baixo
Médio
Alto
Muito Alto
Entre 1978 e 1993 observa-se um
aumento área equivalenta a 9 a 12% ou
1100 a 1500 km2, classificada como risco
baixo em 1978, tornou-se risco médio ou
alto em apenas 15 anos.
Mapeamento das áreas com risco potencial de erosão utilizando a EUPES no SIG
Efeitos das mudanças no uso e cobertura do solo no risco potencial de erosão:
Sub-região Cujubim, análise exploratória da tendência do desmatamento vs. CTC do solo
549000
549000
556000
556000
8969000
8978500
8988000
8997500
549000
549000
556000
556000
8969000
8978500
8988000
8997500
549000
549000
556000
556000
549000
549000
556000
556000
(a) (b) (c) (d)
Classes de uso e cobertura do solo
Floresta nativa Atividade agro-pecuária
Projeção UTM
Zona 20
Datum WGS-84
­Incremento agro-pecuário
2001 - 2004
CTC
3,7
1,3
Período - 2001 a 2004
81,1
63,6
18,9
36,4
0
20
40
60
80
2001 2004
Floresta Atividades Agropecuárias
Conversão
~ 6.050 ha
Exemplo: corte seletivo e queima em ecossistemas florestais
Ferraz et al., 2005

13. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 13
Assentamento com
reserva extrativista
Assentamento de pequenos colonos
Grande propriedade
1978-1990 1990-2001
Reserva extrativista 177 292
Assentamento 368 533
Grande propriedade 161 473
Perda de biomassa florestal (MgC.ha-1.ano-1)
0
20
40
60
80
100
120
1978 1990 2001
Tempo (anos)
Área(percentualdapaisagem)
Floresta
Pastagen
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1978 1990 2001
Tempo (anos)
Área(percentualdapaisagem)
Floresta
Pastagen
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1978 1990 2001
Tempo (anos)
Área(percentualdapaisagem)
Floresta
Pastagen
Assentamento
Cabras Marins Piracicamirim
Perímetro (km) 63,5 43,3 63,9
Área (km²) 54,7 58,7 133,2
Ct (km) 174,4 22 130,6
Densidade (km.km-2) 3,16 3,2 0,99
Rede de drenagem e características dimensionais das microbacias dos
ribeirões Cabras, Marins e Piracicamirim,
1962 1995
Evolução espaço-temporal do uso e cobertura do solo na microbacia
do r i b e i r ã o P i r a c i c a m i r i m
0 10 20 30 40 50 60 70
Cana
C. Anuais
C. Perenes
Floresta
Pasto
Silvicultura
Urbanização
Outros
Uso
Área (%)
1995
1962
Cana-de-açúcar
Pasto
Floresta
Silvicultura
Cultura anual
Cultura perene
Urbanização
Represa
Outros
224680 230160
0
0
0
0
224680 230160
7
7
7
7
ESALQ
Santa Casa
Ribeirão
Piracicamirim
1962
ESALQ
Santa Casa
Ribeirão
Piracicamirim
1995

14. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 14
300000
300000
303000
303000
306000
306000
309000
309000
312000
312000
7467000 7467000
7470000 7470000
300000
300000
303000
303000
306000
306000
309000
309000
312000
312000
7467000 7467000
7470000 7470000
(a)(a)
1962
1994
Flroesta
Pasto
Represa
Silvicultura
Classe de uso
Cultura anual
Cultura perene
Urbanização
Outros
0 20 40 60 80 100
Culturas anuais
Culturas perenes
Floresta
Pasto
Silvicultura
Urbanização
Outros
Uso
Área (%)
1994
1962
Evolução espaço-temporal do uso e cobertura do solo
na microbacia do r i b e i r ã o d a s C a b r a s
*
Alto
Médio
Baixo
Risco
Áreas com risco potencial de erosãono na bacia do ribeirão dos Marins
1962 1995
Uso e cobertura do solo
2000
habitantes
2527 - 8233
8234 - 21862
21863 - 47382
47383 - 106800
106801 - 334661
estradas
habitantes
0
1 - 15434
15435 - 36542
36543 - 95356
95357 - 334741
estradas
habitantes
0
1 - 23156
23157 - 48759
48760 - 97799
97800 - 287534
estradas
habitantes
0
1 - 34751
34752 - 67030
67031 - 133882
estradas
habitantes
0
27016
84048
estradas
2000
19961991
19801970
Evolução espaço-temporal da população residente,
Rondônia, 1970, 1980, 1991, 1996 e 2000.
estradas
20001999
199819971996
199519941993
199219911990
Legenda:
= 5.000 cabeças
Evolução espaço temporal da pecuária bovina, Rondônia,
número de cabeças, 1990 a 2000

15. LAAG - CENA - USP
Maria Victoria R. Ballester 15
CENÁRI
OS
Deficiência Hídrica anual
Atual
Zoneamento
Agroclimático para a cana-
de-açúcar
54%
Restrita
46%
Inapta
+
1,80C
95%
Inapta
5%
Restrita
+
2,80C
100%
Inapta
+
4,00C
100%
Inapta
Colliquio, Victoria e Toledo, 2010