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Delimitação de Fitofisionomias em áreas do Parque Estadual Verde Grande e da Área
de Proteção Ambiental do Lajedão (MG) e entorno, com o uso de imagens Ikonos de alta
resolução e classificação orientada a objeto
Malcon do Prado Costa
Luís Marcelo Tavares de Carvalho
Luciano Teixeira de Oliveira
Gil Júlio de Souza Netto
Douglas Merlim de Souza Armando
Universidade Federal de Lavras - UFLA/DCF
Caixa Postal 3037 – 372000-000 - Lavras - MG, Brasil
malconfloresta@gmail.com
passarinho@ufla.br
bodinho@gmail.com
gil_netto@hotmail.com
dmerlim@yahoo.com.br
Abstract. The objective of this work was to apply object-based classification to map vegetation types in the
Parque Estadual Verde Grande, APA Lajedão and surroundings. IKONOS-II images were input to segmentation
algorithms with different scale parameters generating image objects of different sizes. In the first segmentation
level, general vegetation classes were distinguished (forests and grass land). The second level within forest types
were discriminated. Before classification, feature optimization was performed to select important image
attributes to be used in the classification procedure. Classification was performed using the k-nearest neighbor
algorithm. Output classes were: cerrado, a decíduos forest, carrasco, cerrado field, natural grass land, and bare
soil. Object-based image analysis enabled the processing of the input images and provided subsidies for
landscape ecology analysis.
Palavras-chave: remote sensing, object oriented classification, physiognomies, sensoriamento remoto,
classificação orientada a objeto, fitofisionomias.
1. Introdução
A identificação, classificação das diferentes fitofisionomias são atividades relevantes por
várias razões, especialmente porque constituem uma informação essencial para o estudo dos
ciclos geoquímicos globais e do impacto resultante das atividades antrópicas (Vitousek et al.
1997) e de ecologia da paisagem. Além disso, o desenvolvimento de algoritmos para estimar
as variáveis biofísicas da superfície a partir de dados orbitais, requer o uso de mapas de
vegetação para reduzir as incertezas de modelos climáticos (Knyazikhin et al. 1998; Friedl et
al., 2000; Hansen et al., 2000). Entretanto, o mapeamento da vegetação de alguns biomas,
ainda é considerado um desafio. (Liesenberg et al, 2005).
A delimitação das fitofisionomias a partir de técnicas de sensoriamento remoto possui
algumas complicações, principalmente na distinção entre fitofisionomias, como no exemplo
do presente trabalho, o Carrasco e o Cerrado no Norte de Minas. Com isto, as imagens de alta
resolução em conjunto com novas técnicas de classificação.
Com o advento das imagens de alta resolução e o aumento do uso de dados digitais surgiu
a necessidade do uso de algoritmos baseados em um contexto e do processamento de imagens
com orientação a objeto (Blaschke et al, 2000). A complexidade natural pode ser explorada
através de ferramentas de análise espacial baseadas em conceitos de paisagem como um
padrão contínuum que pode ser parcialmente decomposto em objetos ou remendos (Burnett e
Blaschke, 2003).
Na classificação orientada a objeto cada segmento representa uma feição do mundo real.
Os objetos passam a possuir propriedades temáticas e geométricas. O processo de
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classificação orientada a objeto utiliza os polígonos gerados na segmentação como objetos de
imagem. As características espectrais, de forma e relações de vizinhança são as informações
utilizadas na descrição destes objetos. A partir destes descritores os objetos podem ser
agrupados em categorias com significado ou em classes temáticas (Campos, 2005).
O objetivo do presente trabalho é utilizar uma classificação orientada a objeto na
delimitação das fitofisionomias do PEVG e do Lajedão e de áreas no entorno.
2. Metodologia de trabalho
2.1.Caracterização da área
O Parque Estadual Verde (decreto 39.953(08\10\1998) Grande se localiza no município
de Matias Cardoso, possui uma área de 25.570 ha e abriga as fitofisionomias de Caatinga,
Foresta Estacional e Cerrado. A área de proteção ambiental do Lajedão (Decreto 39.951
(08\10\1998) localiza-se no mesmo município, em uma área contígua ao PEVG na sua porção
sul, possui uma área de 12.000 ha e abriga fitofisionomias de floresta estacional e cerrado.
A área de estudo trata-se de uma feição que abrange parte da área do Parque Estadual
Verde Grande (PEVG) e parte da Área de Proteção Ambiental (AL) Lajedão e áreas do
entorno a oeste das duas unidades de conservação. A área de estudo encontra-se na figura 1:
Figura 1. Imagem recortada com a área de estudo, em Matias Cardoso, MG.
2.2. Processamento dos dados
O software utilizado para o trabalho foi o ENVI 4.5 para registro e georreferenciamento,
mosaicagem das imagens e recorte da área de estudo, e a ferramenta ENVI Zoom para
extração feições a partir de uma segmentação anterior à classificação dos objetos. O
processamento foi realizado com imagens orbitais do satélite IKONOS-II do ano de 2005.
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Com o objetivo de obter os elementos formadores dos objetos como unidades de
processamento básicas, a orientação a objeto na análise de imagens requer a completa
segmentação da imagem. Portanto, foi realizada a segmentação multiescala e em níveis
hierárquicos, determinados pelo critério de fusão de segmentos de acordo com a escala dos
objetos a serem extraídos.
Neste estudo foram gerados diferentes resultados de segmentação, com diferentes
tamanhos de objetos. Estes resultados se organizam em níveis inter-relacionados, sendo o
nível superior o que possui segmentos maiores. O nível imediatamente inferior possui sub-
objetos que são formadores dos objetos do nível superior e assim sucessivamente. O primeiro
nível da segmentação foi à distinção entre fitofisionomias de porte florestal das
fitofisionomias de porte campestre, e no segundo nível foram distinguidas as fitofisionomias
mais específicas das unidades de conservação e áreas do entorno.
O nível de escala (scale level) escolhido na ferramenta ENVI Zoom foi de 50, sendo que
este varia entre nível grosseiro (100) a níveis mais detalhados (1). O parâmetro escolhido para
reunião dos segmentos (merging segments) em subgrupos foi com um valor de 70. Os
atributos computados para o agrupamento dos objetos foram a curva espectral, a textura, o
espaço de cores do infravermelho próximo, verde e vermelho e a razão de bandas do
infravermelho e do vermelho. O Algoritmo escolhido para a classificação foi o do vizinho
mais próximo (K Nearest Neighbor). As etapas do processamento de dados estão ilustradas na
figura 1 abaixo.
Figura 2. Fluxograma das etapas da classificação orientada a objeto de uma área que abrange
parte do PEVG e da AL.
3. Resultados e Discussão
As fitofisionomias delimitadas e encontradas na classificação foram: o Cerrado, a Floresta
Estacional Decidual (Mata Seca), o Carrasco, o Campo Cerrado, e pastagem mais solo
exposto. O produto da classificação está exposto na figura 3.
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Figura 3. Mapa resultante da classificação orientada a objeto das fitofisionomias do
PEVG e da AL.
O mapa da figura 3 ilustra as fitofisionomias delimitadas na região de trabalho. A
fitofisionomia classificada como carrasco apresentou-se, principalmente, em limites com o
campo rupestre e as pastagens. As feições pasto e solo exposto encontram-se, principalmente
na porção sul do entorno das unidades de conservação, evidenciando que a principal matriz no
entorno do parque é a cultura da pastagem. Algumas evidências de solo exposto em formato
linear indicam a presença de trilhas que cortam as duas unidades de conservação,
principalmente nas áreas de Cerrado e Mata Seca.
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A tabela 1, abaixo, indica as áreas ocupadas por cada fitofisionomia delimitada e o
número de feições selecionadas pela classificação orientada a objeto.
Tabela 1. Número de objetos, área total e em porcentagem das fitofisionomias.
Fitofisionomia Nº de objetos Área (ha) Área (%)
Mata Seca 371 826,60 27,08
Cerrado 3938 1301,16 42,62
Pasto e solo exposto 117942 216,88 7,10
Campo rupestre 46586 146,88 4,81
Carrasco 69841 561,25 18,38
A fitofisionomia com maior representatividade no local foi o Cerrado Sensu Strictu, com
3938 objetos, em uma área de 1301,16 hectares que ocupa 42,62 % da área total estudada.
Seguida pela Floresta Estacional Decidual (Mata Seca), com 371 objetos, numa área de 826
hectares ocupando 27,08 % da área total. Resultados que corroboram com Scolforo e
Carvalho (2006) que ao quantificarem o uso do solo a Bacia do Rio Verde Grande
constataram que as duas fitofisionomias foram as mais abundantes. O expressivo número de
objetos de cerrado indica que esta fitofisionomia encontra-se distribuída por toda área, em
fragmentos de diversos tamanhos. Enquanto os fragmentos de mata seca, apesar do menor
número, possuem maior tamanho médio do que as áreas de cerrado.
O campo rupestre foi a fitofisionomia com menor área no local estudado, segundo Walter
(2006) esta se encontra associada a relevos pedregosos e locais com maior altitude. A matriz
de pasto e solo exposto, apesar da área possuir pequena porcentagem no estudo, possui muitos
objetos na imagem, e a pequena porcentagem se deve ao recorte da imagem privilegiar uma
maior área dentro das unidades de conservação. Entretanto, a classificação identificou sinais
de pastagem dentro das unidades de conservação.
4. Conclusões
A fitofisionomia predominante na área estudada das unidades de conservação foi o
Cerrado Sensu Strictu. Os fragmentos de mata seca apresentaram-se maiores e mais
conectados, principalmente na face norte da imagem (PEVG).
A técnica de classificação orientada a objeto apresentou grande aplicabilidade para
estudos de delimitação de fitofisionomias, uso do solo e como subsídeo para análises de
ecologia da paisagem.
O software ENVI 4.5 possui grande potencial para uso de classificação orientada a objeto
com o uso do ENVI Zoom e a ferramenta Features extraction.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Laboratório de Manejo Florestal da universidade Federal de
Lavras (UFLA) pelo fornecimento das imagens do satélite IKONOS e ao laboratório de
Geoprocessamento e Análise de Imagens (GAI) pelo apoio prestado e infra-estrutura cedida
para realização do trabalho. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnológico (CNPq) pelo suporte financeiro a partir da concessão de bolsas a parte dos
autores deste trabalho.
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Anais XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil, 25-30 abril 2009, INPE, p. 2669-2674.
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