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Relações entre a dinâmica do uso solo e da dengue em Brasília-DF
Leandro da Silva Gregório 1,2
Helen da Costa Gurgel 1
Gustavo Mota de Sousa 3
Nadine Dessay 4
Anne Elisabeth Lacques 4
1 Universidade de Brasília - UnB / Laboratório de Geografia, Ambiente e Saúde – LAGAS
Campus Darcy Ribeiro - CEP 70910-900 – Brasília-DF, Brasil
helengurgel@unb.br
2 Instituto do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos do Distrito Federal-IBRAM/DF SEPN
511 - Bloco C - Edíficio Bittar - CEP: 70.750-543 Telefone: 3214-5682
leandrogregorio.gemon.ibram@gmail.com
3 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – Instituto de Agronomia – Departamento de
Geociências – BR-465, Km 7 – CEP 23890-000 – Seropédica – RJ – Brasil
gustavoms@ufrrj.br
4 Institut de Rechercher pour le Développement – IRD / UMR ESPACE-DEV
Maison de la Télédétection, 500 Rue Breton, 34000 Montpellier - France
Abstract. Dengue control is a challenge today due to its complexity and involving the multiple variables and
multiple scales. According to Medronho (2004), the multiple variables that contribute to its behavior and spatial
component are fundamental for its comprehension, like climate, relief and land cover. The spatial analysis,
focusing mainly on the landscape, can contribute to the development of strategies and better comprehension of
the contexts in which the dengue is developed. Brasília, the capital of Brazil, inaugurated in 1960, has
experienced a particularly rapid rate of urbanization. Its population in 1960 was of little more than 150 thousand,
but has reached 2 million and 800 thousand in 2016 (IBGE, 2016). The increase of dengue cases has been
identified during the last 5 years, with the largest dengue epidemic in 2010 (more than 15, 000 cases). In this
context, this study aims to analyze the landscape changes through the change detection analysis, using Landsat
images from 2007 to 2014 and hybrid detection technique and find the possible relationships between landscape
dynamics and dengue incidence rates. Preliminary results show the correlations between urban expansion,
landscape changes and dengue incidence rates.
Palavras-chave: dengue, uso do solo, sensoriamento remoto, detecção de mudanças,
1. Introdução
A questão da dengue é um tema importante e bastante complexo devido ao envolvimento
de múltiplas variáveis em diferentes escalas, o que torna o controle da dengue um desafio nos
dias atuais. Transmitida por dois mosquitos do gênero Aedes (Aedes aegypti e o Aedes
albopictus), os quais também transmitem a Febre Chikungunha e o Zika vírus, o crescimento
na dengue no mundo coincide com o aumento da urbanização, precarização da infraestrutura
urbana, inchaço populacional e o aumento de circulação de pessoas (TAUIL,2001);
(GUBLER 2011).
Brasília, a capital federal, planejada e inaugurada em 1960, tem experimentado um rápido
processo de expansão e intensificação urbana. A população do Distrito Federal que em 1960
era de pouco mais de 150 mil habitantes, em 2016, passou para 2 milhões e 800 mil habitantes
(IBGE, 2016). Também se observa um crescimento nos casos de dengue nos últimos 5 anos,
sendo 2010 o ano com a maior epidemia de dengue, com o registro demais de 15.000 casos.
4421
De acordo com MEDRONHO (2004), a doença possui múltiplas variáveis que
contribuem no seu comportamento e o componente espacial é fundamental para sua
compreensão, com isto, a análise espacial, focando principalmente no estudo da paisagem,
pode contribuir no desenvolvimento de estratégias e melhor compreensão dos contextos nos
quais se desenvolvem a doença. Desta forma, as técnicas de detecção de mudanças por
imagens de satélite, podem auxiliar na compreensão de como as mudanças na paisagem se
relacionam com a dinâmica da dengue e auxiliar no desenvolvimento de estratégias mais
eficazes.
Entre as diversas técnicas de detecção de mudanças encontradas na literatura, as técnicas
pré-classificada e pós classificada, possuem vantagens e desvantagens no processo de
detecção de mudanças. Em relação às técnicas de pré-classificação, a principal vantagem é a
maior confiabilidade na detecção do que “mudou” entre duas imagens, podendo ser feito por
diversos tipos de algoritmos, porém a principal desvantagem é o fato de não permitir a
realização de análises de mudanças entre classes. Já as técnicas por pós-classificação têm
como principal vantagem a simplicidade de execução e processamento, porém a principal
desvantagem é a maior susceptibilidade a erros se as classificações não forem bem executadas
e exige um controle maior para se obter uma boa acurácia dos resultados, como por exemplo
em uma boa amostragem de verdade terrestre (KIEL, 2008).
A técnica híbrida, a qual foi aplicada por CARVALHO et al. (2016) e WECKMÜLLER e
VICENS (2015), procura fazer uma junção das vantagens de ambas as técnicas, onde em um
primeiro momento é feita a detecção de mudanças dos pixels das imagens, gerando uma
imagem mudança, seguido da classificação da imagem, possibilitando verificar as mudanças
entre classes. Isto de certa forma, proporciona uma confiabilidade maior do que realmente
mudou na superfície ao passo que permite explorar as mudanças de classes, que no caso de
estudos relacionados à dengue é muito importante.
Com isto, o objetivo deste trabalho é fazer uma análise multi-temporal entre 2007 e 2014
utilizando imagens Landsat 5 TM e Landsat 8 OLI, por meio da técnica de detecção híbrida
visando identificar o grau de expansão e intensificação urbana e se há possíveis correlações
entre esses processos e a incidência de Dengue no Distrito Federal.
2. Metodologia
Para realização desta análise, foi feita uma adaptação dos procedimentos utilizados por
CARVALHO et al. (2016) e WECKMÜLLER e VICENS (2015), onde se optou por utilizar
uma ferramenta diferente para a geração da imagem mudança, maior detalhamento de classes
e tabulação cruzada das mudanças entre classes. A Tabela 1 mostra o roteiro utilizado e seu
detalhamento.
Tabela 1 Roteiro das etapas para detecção de mudanças hibrida
MÉTODOS
Fase 1 de detecção de
Mudanças:
Uso SPEAR TOOLS
Correção geométrica
Normalização
Radiométrica
Correção
Atmosférica
Algoritmo de
detecção de
mudanças
Fase 2 de detecção de Mudanças:
Classificação de Imagens
Conversão em shape file
Correção e Validação das
classificações
Conversão para formato.rst
Fase 3 de detecção de Mudanças:
Detecção de mudanças entre classes,
por tabulação cruzada no Software
TERSSET
RESULTADO:
IMAGEM MUDANÇA
RESULTADO: GRÁFICO DE MUDANÇAS
ENTRE CLASSES
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Foram adquiridas imagens Landsat 5 TM para o ano de 2007 e Landsat 8 OLI para o
ano de 2014. A opção por esses anos é fato de corresponderem ao início e ao final da série de
dados de dengue utilizados, os quais foram obtidos junto à Secretaria de Saúde do Distrito
Federal. Foi utilizado o software ENVI 4.8 para análise e a ferramenta SPEAR TOOLS para a
execução da primeira etapa de detecção de mudanças. Através do módulo change detection, a
ferramenta, realiza as etapas de correção geométrica, a normalização radiométrica e correção
atmosférica entre as imagens. A correção geométrica foi gerada com base em nuvem
automática de 600 pontos e RMS máximo de 0,1 e o método de correção atmosférica utilizado
foi o QUAC (Quick Atmosferic Correction). Para geração da imagem mudança se utilizou a
principal componente (PCA) da banda do vermelho, pois é a mais utilizada para detecção de
mudanças no que diz respeito ao urbano.
A geração da imagem mudança, tornou possível a classificação dos pixels que
representam “mudança” (maior contraste) e “não mudança”, essas duas classes são os nós
iniciais da árvore de decisão. As demais classes utilizadas são mostradas pela tabela 2. Foram
criadas 13 classes, sendo organizadas por classes e sub-classes.
Tabela 2 Detalhamento das Classes utilizadas nas classificações
Após a classificação dos dois anos de cada biênio, eles foram exportados para formato
shape e para correção e validação. Para a validação foi utilizado o software AVACIM
(PRINA et al 2013), imagens de alta resolução e foram coletados 1000 pontos em média para
validação. O valor do índice kappa foi 0,75 para as classificações.
Após as correções, é feita a conversão para o formato .rst seguida da tabulação cruzada, a
qual é realizada no software TERRSET.
Os dados de Dengue utilizados são da Secretaria de Saúde do Distrito Federal para os
anos de 2007 a 2014. Os dados se referem ao total de casos por ano e por Região
Administrativa, que é um tipo de divisão político-administrativa do Distrito Federal.
3 Resultados
Analisando as classificações de imagem para os anos apresentados (Figuras 1 e 2), as
classes de vegetação são as majoritárias (cerca de 65% da superfície total) sendo a classe
vegetação mista a que apresenta o maior percentual de área nos dois anos, variando entre 19%
e 24% do total (Figura 3). Esta classe corresponde a vegetação rasteira, que já teve algum tipo
de intervenção humana, sendo representada pelas pastagens e terrenos urbanos a espera de
construção.
Classes
Sub-Classes
Vegetação
Veg. Alta
Veg. Media
Veg. Baixa
Veg. mista
Água
-----------
--------------
-----------
------------
Agricultura
Solo exposto agrícola
Plantio
-----------
------------
A.Queimada
--------------
-----------
-----------
------------
Solo
Exposto
--------------
-----------
-----------
------------
Urbano
Urb. Alta densidade
Urb. Média
densidade
Urb. Baixa
densidade
Urb.Vertical
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Figura 1 Mapa de Uso e Cobertura do solo em 2007
Figura 2 Mapa de Uso e Cobertura do solo em 2014
As classes urbanas agregadas representam em torno de 6% da área total. Embora em
termos percentuais seja bem inferior ao total da área vegetada, a configuração urbana do DF é
Ex Expansão urbana
4424
concentrada ao longo da faixa SO-NE, trazendo os impactos inerentes à urbanização nesta
zona. Dentre os tipos urbanos, a classe “ urbano de alta densidade” é a predominante. As
classes urbanas foram classificadas de acordo com o nível de densidade de construção, sendo
consideradas áreas de alta densidade urbana, aquelas onde há pouca presença de vegetação e
baixa densidade as áreas construção dispersa ou periurbana.
Figura 3 Percentual de classes de uso e cobertura do solo em 2007 e 2014
Considerando o percentual de mudanças no uso e cobertura do solo entre os anos de 2007
e 2014 (Figura 4) notou-se uma redução considerável da vegetação de grande porte (- 52%),
observando-se também uma redução da vegetação mista e o aumento da vegetação média e
vegetação baixa. Se pode inferir por este resultado que as áreas de vegetação de grande porte
têm sido removidas ou desmatadas, dando lugar a núcleos urbanos ou a preparação de
terrenos para especulação.
Em relação as áreas urbanas se observaram o aumento em todas as subclasses. Destaca-
se o expressivo aumento das classes “ urbana baixa densidade” (78%) e também um
importante aumento da classe “ urbano alta densidade” (17,8 %) e da classe “ urbano vertical”
(23%).
Figura 4 Percentual de Mudanças no período 2007 e 2014
Por meio destes resultados, nota-se que houve a expansão urbana, representada
principalmente pelo aumento das áreas urbanas de baixa densidade e o adensamento urbano,
%
%
%
4425
representado pelo aumento das classes alta, média densidade e verticalização. Alguns
fenômenos pelo qual o Distrito Federal passa, podem ajudar a compreender este processo,
como por exemplo o fracionamento de chácaras nos diversos núcleos rurais, dando origem a
áreas urbanas não consolidadas; a criação de condomínios e seu adensamento, além da
construção de diversos prédios principalmente na zona central do DF.
Vale ressaltar que vários núcleos urbanos e condomínios que surgiram espontaneamente,
não possuem infraestrutura adequada, como rede de esgoto, aguas pluviais e rede de água.
As áreas destacadas nas figuras 1 e 2 mostram as principais regiões no DF onde estes
processos foram mais intensos. Chama-se atenção para os destaques localizados na parte leste,
onde se observa um intenso processo de parcelamento de chácaras e a construção de diversos
condomínios.
Os dados de dengue utilizados, correspondem ao total de casos anual para todo DF e
também foram obtidos os dados individuais de dengue. Estes últimos foram agregados por
zona de atendimento dos postos de saúde (ambos obtidos junto a Secretaria de Saúde do DF).
Cada zona corresponde a um conjunto de setores, cujo os postos de saúde são responsáveis
pelo atendimento da população.
Analisando a evolução do total de casos de dengue (Figura 5), nota-se ao longo da série
uma tendência de aumento no número de casos. A partir de 2010, os casos de dengue tiveram
um aumento significativo, onde ultrapassam mais de 10 mil casos, sendo 2010 o ano com a
maior epidemia (em torno de 15 mil casos) e 2013-2014 também foram anos com alto número
de casos, ultrapassando os 10 mil casos. Ao compararmos a evolução dos casos com as
mudanças no uso do solo focando a questão urbana, nota-se que no intervalo de sete anos
onde o adensamento e a expansão urbana são perceptíveis, coincide com um período de
aumento expressivo no número de casos de dengue.
Figura 5 Evolução dos casos de dengue no Distrito Federal entre 1994 e 2014. Fonte SES-DF
Considerando a distribuição espacial dos casos de dengue por zona de atendimento dos
postos de saúde, em 2007 e 2014 (figuras 6 e 7) também se observa o aumento do número de
casos e também nas zonas marcadas, que correspondem as áreas de maior expansão e/ou
adensamento urbano, estão localizadas as zonas de atendimento com os maiores números de
casos. Destacam-se as zonas localizadas em São Sebastião e Planaltina, que apresentaram alto
número de casos, tanto em ano não-epidêmico (2007) e em ano epidêmico (2014).
Estas localidades são dois exemplos de áreas onde tem ocorrido um intenso processo de
mudança de uso do solo para urbano, porém não é acompanhado de um crescimento de
qualidade dos serviços urbanos.
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Figura 6 Número de Casos de Dengue por Zona de atendimento dos postos de Saúde em
2007. Elaboração Equipe LAGAS
Figura 7 Número de Casos de Dengue por Zona de atendimento dos postos de Saúde em 2014
Elaboração Equipe LAGAS
Número de Casos de Dengue por Zona de atendimento dos postos de Saúde em 2007
Ex Expansão urbana
Ex Expansão urbana
Número de Casos de Dengue por Zona de atendimento dos postos de Saúde em 2014
Planaltina
Planaltina
São Sebastião
São Sebastião
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4. Considerações finais
Por meio deste estudo foi possível observar as vantagens do método híbrido na detecção
de mudanças em imagens Landsat e as características destas imagens permitem a
caracterização das áreas urbanas, principalmente quanto a densidade de construção, o que é
importante nos estudos relacionados à dengue.
Também se observou um aumento significativo do adensamento e expansão urbana,
principalmente na parte leste do Distrito Federal e uma considerável redução da vegetação de
alto porte, o que pode se inferir que boa parte desta foi convertida em urbano.
Na relação entre o processo de expansão e adensamento urbano com o comportamento da
dengue, não é possível ainda afirmar que este processo influenciou no aumento dos casos,
sendo necessária a realização de mais testes e modelagens estatísticas para verificar o grau de
correlação entre os “tipos de urbanização” e sua influência no comportamento de dengue no
Distrito Federal, porém ao relacionarmos o percentual de aumento das áreas urbanas ao longo
do tempo com o total anual dos casos de dengue se observa uma tendência de correlação
positiva.
De igual forma se observou que nas áreas destacadas nos mapas, onde houve maior
adensamento e/ou expansão urbana, coincidiu com as zonas de atendimento dos postos de
saúde com maior registro de casos, principalmente em 2014 que foi um ano epidêmico.
Agradecimentos
Agradecemos ao CNPq e o programa ciência sem fronteiras, pela bolsa para custeio
durante as atividades desenvolvidas no doutorado sanduíche e ao Institut de Recherche pour
le Developpment/ UMR EspaceDev-Montpellier França e ao laboratório LAGAS da
Universidade de Brasília, pelo suporte e apoio para o desenvolvimento do projeto. Esse
trabalho faz parte integrante dos projetos “Clima urbano e dengue nas cidades brasileiras”
(CNPq), LMI-OCE (IRD/UnB) e JEAI-GITES (IRD/UnB).
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Anais do XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto
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