Cartografia de Risco de Incêndio Florestal com Software Open Source

Cartografia de Risco de Incêndio Florestal
com Software Open Source
Pedro Venâncio (pedrongvenancio@yahoo.com)
Câmara Municipal de Pinhel
18 de Maio de 2012

Sumário
Cartografia de Risco de Incêndio Florestal com Software Open Source
1. Introdução
2. Enquadramento
3. Material
4. Métodos e Resultados
5. Validação
6. QGIS/GRASS vs. ArcGIS
7. Desenvolvimentos Futuros
8. Conclusões

Introdução
A cartografia de risco de incêndio florestal constitui uma ferramenta de apoio à
prevenção do risco de incêndio, permitindo identificar as áreas mais susceptíveis ao
fenómeno e as áreas com maior potencial de perda;
Existem em Portugal duas metodologias de cálculo da perigosidade e do risco de
incêndio florestal:
Metodologia CRIF (Grupo CRISE – IGP), baseada na metodologia de análise
multi-critério sujerida por Almeida et al. (1995) e por Chuvieco et al. (1989);
Metodologia AFN (Autoridade Florestal Nacional), cuja utilização é recomendada
nos Guias Técnicos para Elaboração do PMDFCI e POM (2007, 2008 e 2012);
O objectivo do presente trabalho foi demonstrar a apetência do software Livre e/ou
Open Source para SIG na elaboração da Cartografia de Risco de Incêndio Florestal.

Introdução
Seguiu-se o modelo da Autoridade Florestal Nacional, baseado em 4 componentes
fundamentais: probabilidade, susceptibilidade, vulnerabilidade e valor económico.
Componentes do Modelo de Risco (AFN).

Enquadramento

Material
Dados de base utilizados
Carta Administrativa Oficial de Portugal (CAOP), versão 2012.0 (IGP);
Carta Militar de Portugal, escala 1:25.000, série M888, folhas 151, 160, 161, 170, 171,
172, 181, 182, 183, 192 e 193, formato vectorial (IGeoE);
Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (IGP);
Cartografia CORINE Land Cover 2006 para Portugal Continental, escala 1:100.000
(IGP);
Cartografia Nacional de Áreas Ardidas 1990-2009 (AFN);
Cartografia de Áreas Ardidas do Concelho de Pinhel 2010-2011 (CMP, SEPNA);
Bacias de Visão dos Postos de Vigia Nacionais, versão de 2000 (Grupo CRISE - IGP);
Cartografia das Áreas Protegidas, ZPE e Sítios de Interesse Comunitário (ICNB);
Cartografia de Vulnerabilidade a Incêndios Florestais do Concelho de Pinhel (CMP);
Cartografia de Valor Económico dos Elementos em Risco no Concelho de Pinhel
(CMP);
Estatísticas sobre os Incêndios Florestais de 1980 a 2011 (AFN, SGIF);
Rede viária do concelho de Pinhel (AMCB, 2009);
Rede viária florestal do concelho de Pinhel (CMP, 2007).

Material
Software
LibreOffice;
GIMP;
Quantum GIS;
GRASS GIS;
gvSIG com a Extensão Network Analysis;
FWTools.
Para fazer a transformação de datum de dados geográficos noutros sistemas de
referência espacial, adoptou-se o método das grelhas com recurso ao FWTools,
fazendo uso das grelhas NTv2 disponíveis em
http://www.fc.up.pt/pessoas/jagoncal/coordenadas/parte1.htm.

Métodos e Resultados
Importação dos Dados para o GRASS
Carregou-se a informação no QGIS e criou-se um projecto do GRASS - Mapset -
(através do QGIS) para onde se importaram todos os shapefiles referenciados
anteriormente, com a ferramenta v.in.ogr.qgis.

Acumulação de Ignições no concelho de
Pinhel (Hotspots)
Os dados são disponibilizados sob a
forma de tabela com coordenadas XY;
Excluíram-se da listagem os falsos
alarmes;
Para calcular a densidade de pontos
usou-se a ferramenta v.kernel do GRASS;
O resultado permitiu identificar os locais
com mais ignições no período em análise.

Bacias de Visão
A identificação das zonas que não são visíveis a partir dos postos da rede nacional de
postos de vigia é um parâmetro importante pois tem influência na detecção e no tempo
da primeira intervenção;
O cálculo da carta de visibilidade foi feito no modelo de dados raster;
A conversão dos shapes para raster foi feita com a ferramenta v.to.rast.attr do GRASS,
tendo sido previamente definida a resolução da region (g.region) para 25m;
Para obter a carta de visibilidades bastou somar os rasters obtidos, com a calculadora
de mapas do GRASS (ferramenta de Álgebra de Mapas) e aplicar uma tabela de cores
(r.colors) ryg.

O resultado apresenta o número de postos de
vigia que observam cada área do território.
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
20
40
60
80
Visibilidade dos Postos de Vigia
Nº de Postos
Área(Km2)

Tempos de Percurso a partir do quartel dos Bombeiros de Pinhel
Para a verificação dos tempos de percurso, calculou-se a carta de isócronas (zonas
com igual valor de tempo de deslocação), com centro no quartel do Corpo de
Bombeiros de Pinhel.
Tipo de Via Velocidade média estimada
AE / IP 80 Km/h
Estrada Nacional 45 Km/h
Estrada Municipal 33 Km/h
Caminho Municipal 28 Km/h
Rua 20 Km/h
Outros caminhos 15 Km/h
Fonte: AFN

Para a execução desta carta, usou-se a shapefile da Rede Viária Florestal (RVF);
Em termos de software, utilizou-se o gvSIG com a extensão Network Analysis, que
permitiu criar a topologia de rede e calcular os tempos de percurso com a ferramenta
Service Area.

Modelo Digital de Terreno e Produtos Derivados (Declives, Exposições)
O GRASS possui diversos algoritmos de interpolação que permitem construir
superfícies contínuas a partir da dados discretos;
Optou-se pelo interpolador Spline Tensionada Regularizada (v.surf.rst), pois permite
trabalhar directamente com os dados vectoriais, possui um conjunto alargado de
parâmetros que podem ser ajustados e gera uma validação cruzada da superfície
obtida;
A partir do MDT criaram-se as cartas de Declives e Exposições das Vertentes com a
ferramenta r.slope.aspect, sendo-lhes aplicada uma reclassificação (r.reclass), de
acordo com as regras do Guia Técnico da AFN:
Declives
0 thru 5 = 2
6 thru 10 = 3
11 thru 15 = 4
16 thru 20 = 5
21 thru 60 = 6
Exposições
0 = 0 Plano
1 thru 45 = 1 Este
46 thru 135 = 2 Norte
136 thru 225 = 3 Oeste
226 thru 315 = 4 Sul
316 thru 360 = 1 Este

Cálculo da Probabilidade
A probabilidade traduz a verosimilhança de ocorrência anual de um incêndio num
determinado local;
O cálculo da probabilidade baseia-se no histórico de incêndios em cada pixel de
território.

Cartografia de Áreas Ardidas no
Concelho de Pinhel (1990-2011).

A probabilidade traduz a verosimilhança de ocorrência anual de um incêndio num
determinado local;
O cálculo da probabilidade baseia-se no histórico de incêndios em cada pixel de
território.
Separaram-se os polígonos da cartografia de áreas ardidas por ano (com o Vector),
ficando com 22 shapefiles separados (1990-2011), convertendo-se de seguida para
raster no GRASS (v.to.rast.contant);
Efectuou-se o somatório das áreas ardidas (f) na calculadora de mapas do GRASS. O
resultado dividiu-se por 22 (A) e multiplicou-se por 100;
Os pixeis com valor 0 reclassificaram-se para valor 1 e os pixeis que apenas arderam
1 vez reclassificaram-se também para probabilidade igual a 1.

Cálculo da Susceptibilidade
A susceptibilidade de um território expressa as condições que esse território
apresenta para a ocorrência e potencial de um fenómeno danoso.
Para o cálculo da susceptibilidade usaram-se os declives (com a reclassificação
apresentada anteriormente);
E a carta de Uso e Ocupação do Solo (COS2007), reclassificada em 4 classes,
segundo o seu 3º nível.
Esta shapefile importou-se para o GRASS (v.in.ogr.qgis) e converteu-se para raster
(v.to.rast.attr), tendo por referência o campo com os valores de susceptibilidade.

Cálculo da Perigosidade
Esta carta apresenta o potencial de um território para a ocorrência de incêndios
florestais;
A perigosidade resulta da multiplicação da probabilidade pela susceptibilidade (na
calculadora de mapas do GRASS):
Perigosidade = Probabilidade x (Declives reclassificados x Ocupação reclassificada)
O resultado foi depois reclassificado (r.reclass) em 5 classes quantílicas (r.quantile)
(e confirmado calculando os percentis 20, 40, 60 e 80 no Calc):
Atribuiu-se a tabela de cores gyr (r.colors) e gerou-se o relatório estatístico (r.report)
com as áreas e proporções.
Perigosidade
0 thru 6 = 1 Muito Baixa
7 thru 8 = 2 Baixa
9 thru 12 = 3 Media
13 thru 24 = 4 Alta
25 thru 864 = 5 Muito Alta

Cálculo da Perigosidade
Muito Baixa Baixa Média Alta Muito Alta
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Classes de Perigosidade
Área(Km2)
Classes de Perigosidade (% da área total)
Muito Baixa Baixa Média Alta Muito Alta
22%
23%
18%
14%
23%

Vulnerabilidade e Valor Económico (Dano Potencial)
A vulnerabilidade expressa o grau de perda a que um elemento em risco está sujeito;
O valor pretende quantificar o investimento necessário para recuperar um elemento,
em função da sua vulnerabilidade.

Cálculo do Risco
Esta carta vai representar o potencial de perda em face do fenómeno.
O cálculo da carta de Risco de Incêndio Florestal obtém-se pela multiplicação da
Perigosidade pelo Dano Potencial:
Risco = Perigosidade x (Vulnerabilidade x Valor)
A carta de risco foi também reclassificada em 5 classes quantílicas (percentis 20, 40,
60 e 80 no Calc) e colorida com a mesma tabela de cores gyr:
Risco
0 thru 10 = 1 Muito Baixo
11 thru 16 = 2 Baixo
17 thru 78 = 3 Médio
79 thru 290 = 4 Alto
291 thru 12798189 = 5 Muito Alto

Cálculo do Risco
Muito Baixo Baixo Médio Alto Muito Alto
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Classes de Risco
Área(Km2)
Classes de Risco (% da área total)
16%
29%
20%
20%
15%

24%
15%
10% 12%
40%
Classes de Risco na Freguesia de Alverca da Beira
35%
16% 9%
26%
14%
Classes de Risco na Freguesia de Atalaia
14%
15%
16%
21%
33%
Classes de Risco na Freguesia de Azêvo
27%
19%
21%
14%
19%
Classes de Risco na Freguesia de Bogalhal
28%
20%
14%
13%
26%
Classes de Risco na Freguesia de Bouça Cova
35%
14%
7%
11%
34%
Classes de Risco na Freguesia de Cerejo
Cálculo do Risco
Com o r.report obtiveram-se as classes de risco por freguesia.

16%
12%
32%
26%
14%
Classes de Risco na Freguesia de Cidadelhe
56%
12%
9%
8%
15%
Classes de Risco na Freguesia de Ervas Tenras
6%
10%
16%
24%
44%
Classes de Risco na Freguesia de Ervedosa
40%
16%
11%
14%
19%
Classes de Risco na Freguesia de Freixedas
36%
20%
11%
23%
9%
Classes de Risco na Freguesia de Gouveias
38%
18%
6%
29%
9%
Classes de Risco na Freguesia de Lamegal

47%
19%
4%
18%
12%
Classes de Risco na Freguesia de Lameiras
42%
18%
4%
25%
11%
Classes de Risco na Freguesia de Manigoto
24%
9%
3%
27%
38%
Classes de Risco na Freguesia de Pala
25%
17%
14%
24%
19%
Classes de Risco na Freguesia de Pereiro
15%
11%
14%
22%
37%
Classes de Risco na Freguesia de Pinhel
50%
21%
8%
13%
8%
Classes de Risco na Freguesia de Pínzio

36%
24%
9%
25%
6%
Classes de Risco na Freguesia de Pomares
24%
9%
6%
21%
40%
Classes de Risco na Freguesia de Póvoa D' El Rei
36%
37%
14%
3%
9%
Classes de Risco na Freguesia de Safurdão
26%
16%
14%
11%
33%
Classes de Risco na Freguesia de Santa Eufémia
27%
15%
15%
10%
33%
Classes de Risco na Freguesia de Sorval
31%
7%
5%
25%
32%
Classes de Risco na Freguesia de Souropires

34%
15%
5%
14%
33%
Classes de Risco na Freguesia de Valbom
12%
9%
11%
26%
41%
Classes de Risco na Freguesia de Vale de Madeira
28%
18%
12%
28%
14%
Classes de Risco na Freguesia de Vascoveiro
Permitem identificar as freguesias que apresentam maior percentagem do território
com risco elevado, constituindo-se como áreas de vigilância prioritária e de atenção
particular no planeamento das acções de supressão.

Locais Estratégicos de Estacionamento
Constituem pontos no território onde se considera óptimo o posicionamento de
unidades de primeira intervenção, garantindo a máxima rapidez de actuação, a
vigilância e a dissuasão;
Foram usados 4 critérios para a sua demarcação:
Risco de incêndio alto a muito alto;
Grande densidade de ignições;
Visibilidade inferior a 3 postos de vigia;
Tempo de deslocação a partir do quartel dos bombeiros superior a 20 minutos.
Os LEE seleccionados encontram-se em locais que cumprem, pelo menos, 3 destes 4
critérios, próximos da rede viária principal e em zonas topograficamente elevadas.

Locais Estratégicos de Estacionamento
Tecnicamente, usou-se essencialmente
a ferramenta r.reclass e a calculadora de
mapas do GRASS.

3%
14%
20%
16%
47%
Validação da Cartografia de Perigosidade 2011
% de Área Ardida em cada uma das Classes durante o ano de 2011
Muito Baixa
Baixa
Média
Alta
Muito Alta
Validação da Cartografia
Validação da cartografia de Perigosidade de 2011, com as áreas ardidas de 2011

Validação da Cartografia
Classe de Perigosidade Área (Km2) % Absoluta % Relativa
Muito Baixa 144,387 22,44 0,57
AA 2011 0,826 3,15
Baixa 141,318 21,96 2,66
AA 2011 3,763 14,37
Média 142,834 22,20 3,63
AA 2011 5,190 19,82
Alta 87,580 13,61 4,71
AA 2011 4,125 15,75
Muito Alta 113,398 17,62 10,83
AA 2011 12,282 46,90
TOTAL Área das Classes 629,517
TOTAL Área Ardida 2011 26,186
63% da área ardida ocorreu em áreas classificadas como de alta e muito alta
perigosidade, sendo que estas áreas apenas ocupam 31% do concelho;
Em termos relativos, arderam cerca de 15,5% das áreas classificadas de alta e muito
alta perigosidade e arderam pouco mais de 3% das áreas de muito baixa e baixa
perigosidade.

QGIS/GRASS vs. ArcGIS
in Guia Técnico para Elaboração do POM, 2008.
Advertência

QGIS/GRASS vs. ArcGIS - Perigosidade

GRASS vs.
ArcGIS
Área (Km2) %
Igual 236,18 38
Diferente 393,34 62
Perigosidade: GRASS vs. ArcGIS
Igual
Diferente
38%
62%

Verificação no Calc

QGIS/GRASS vs. ArcGIS - Risco

Risco: GRASS vs. ArcGIS
Igual
Diferente
20%
80%
GRASS vs.
ArcGIS
Área (Km2) %
Igual 125,74 20
Diferente 503,35 80

Verificação no Calc

Os valores das quebras não
fazem parte da distribuição
(valor dos pixeis);
O ficheiro é do tipo inteiro, e
aparecem aqui valores
fraccionários;
Com estes valores para as
quebras, quase 99% da
distribuição fica nas 2 primeiras
classes quando, pela definição
de classe quantílica, apenas 40%
da distribuição deveria ficar
nessas 2 classes.

Desenvolvimentos Futuros
SEXTANTE Toolbox
Plataforma de análise espacial que transporta para o ambiente do QGIS um conjunto
alargado de softwares / ferramentas Open Source:
A versão 1.0.5 possui já mais de 550 algoritmos de análise (raster e vector).
Faunalia

SEXTANTE Toolbox
De entre as potencialidades que se abrem com a integração do SEXTANTE, destacam-
se as possibilidades de automatizar tarefas (“Execute as batch process”) e construir
modelos graficamente (SEXTANTE Modeler).
http://www.youtube.com/watch?v=W4r6HUj6gCU
##rasterlayer_mdt=raster
##shade_alg0=output raster
##slope_alg1=output raster
##aspect_alg1=output raster
##contour_alg2=output vector
##points_alg3=output vector
##hulls_alg4=output vector
outputs_0=Sextante.runalg("saga:analyticalhillshading", rasterlayer_mdt, 0,
315.0, 45.0, 4.0, shade_alg0)
outputs_1=Sextante.runalg("saga:slopeaspectcurvature", rasterlayer_mdt, 1,
slope_alg1, aspect_alg1, None, None, None)
outputs_2=Sextante.runalg("saga:contourlinesfromgrid", rasterlayer_mdt, 0.0,
10000.0, 50.0, contour_alg2)
outputs_3=Sextante.runalg("saga:convertlinestopoints",
outputs_2['CONTOUR'], False, 1000, points_alg3)
outputs_4=Sextante.runalg("saga:convexhull", outputs_3['POINTS'], 0,
hulls_alg4, None)
outputs_5=Sextante.runalg("saga:countpointsinpolygons",
outputs_3['POINTS'], outputs_4['HULLS'])

Conclusões
Fica demonstrada a apetência do software Open Source para elaboração de
Cartografia de Risco de Incêndio Florestal, segundo as recomendações da Autoridade
Florestal Nacional;
A utilização do QGIS com o plugin GRASS é a forma mais simples de migrar dos
softwares proprietários para os Open Source, pois o modelo de dados e os modos de
utilização são muito semelhantes;
O facto do software Open Source se basear em standards e de suportar a maioria dos
formatos de dados mais comuns, permite uma perfeita interoperabilidade entre
softwares, permitindo optar pelo que mais convier em cada momento;
A criação de scripts que automatizem todo o processo é facilitado pela utilização do
GRASS em linha de comandos;
O aparecimento do SEXTANTE para o QGIS traz enormes expectativas para um futuro
próximo;
As poupanças, multiplicadas [pelo menos] por 308 [municípios], podem ser enormes!

Conclusões
http://goo.gl/TSv2E

Bibliografia
ABREU, J., MARRECAS, P. & MONTEIRO, S. – Cartografia de Risco de Incêndio
Florestal - Relatório do Distrito de Viseu (Versão Provisória). IGP, CEGIG, Grupo de
Coordenação da RISE, 2004.
CAETANO, M., V. NUNES e A. NUNES - CORINE Land Cover 2006 for Continental
Portugal. Relatório técnico. Instituto Geográfico Português, 2009.
DIRECÇÃO-GERAL DOS RECURSOS FLORESTAIS – Guia Técnico para Elaboração do
Plano Municipal de Defesa da Floresta Contra Incêndios. Ministério da Agricultura,
Desenvolvimento Rural e das Pescas, Agosto de 2007.
DIRECÇÃO-GERAL DOS RECURSOS FLORESTAIS – Guia Técnico para Elaboração do
Plano Operacional Municipal. Ministério da Agricultura, Desenvolvimento Rural e das
Pescas, Março de 2008.
LLOPIS, JUAN PEÑA – Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Gestión del
Território. 1ª Edição. Alicante: Editorial Club Universitário, 2005.
MATOS, JOÃO – Fundamentos de Informação Geográfica. 5ª Edição Actualizada e
Aumentada. LIDEL - Edições Técnicas, Setembro de 2008.
REDE DE INFORMAÇÃO DE SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA – Produção de Cartas de
Risco de Incêndio Florestal – http://scrif.igeo.pt/cartografiacrif/producao.htm .

Bibliografia
Atlas do Ambiente Digital [WebPage] http://sniamb.apambiente.pt/webatlas/ .
Autoridade Florestal Nacional [WebPage] http://www.afn.min-agricultura.pt/portal .
Carta Administrativa Oficial de Portugal [WebPage] http://www.igeo.pt/produtos/cadastro/caop/inicial.htm .
FWTools [WebPage] http://fwtools.maptools.org/
GIMP [WebPage] http://www.gimp.org/ .
GRASS GIS [WebPage] http://grass.fbk.eu/ .
GRASS GIS 6.4.0 svn Reference Manual [WebPage] http://grass.fbk.eu/gdp/html_grass64/ .
Grupo de Detecção Remota do IGP [WebPage]
http://www.igeo.pt/instituto/cegig/gdr/index.php?princ=PROJECTOS/CLC2006&sessao=m_projectos .
gvSIG [WebPage] http://www.gvsig.org/web/
Instituto da Conservação da Natureza e da Biodiversidade [WebPage] http://portal.icnb.pt .
Instituto Geográfico do Exército [WebPage] http://www.igeoe.pt .
Instituto Geográfico Português [WebPage] http://www.igeo.pt .
Instituto Nacional de Estatística [WebPage] http://www.ine.pt .
LibreOffice [WebPage] http://pt.libreoffice.org/ .
Quantum GIS [WebPage] http://www.qgis.org/ .
Rede de Informação de Situações de Emergência – Cartografia de Risco de Incêndio Florestal [WebPage]
http://scrif.igeo.pt/cartografiacrif/2007/crif07.htm .
Sistema Nacional de Informação Geográfica [WebPage] http://snig.igeo.pt .
Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos [WebPage] http://snirh.pt .

Cartografia de Risco de Incêndio Florestal
com Software Open Source
Pedro Venâncio (pedrongvenancio@yahoo.com)
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