Mini-Artigo
Técnico por Ester Foelkel
Uso do GPS nas Plantações
Florestais de Pinus
Introdução
GPS significa sistema global
de posicionamento de satélites ou "Global Positioning
System" e
atualmente é uma importante ferramenta para localização
de áreas tanto na agricultura como na silvicultura.
Desenvolvidos
durante a guerra fria pelo Departamento de Defesa dos Estados
Unidos com finalidades militares e de
monitoramento, os satélites passaram a ter vários
outros usos. O GPS permite o posicionamento tridimensional
da terra e, aos usuários em deslocamento terrestre
e aéreo, permite analisar a velocidade de deslocamento
e a localização. Um serviço simples
e que hoje funciona 24 horas por dia, em condição
climáticas distintas e em qualquer região do
planeta, bastando a posse de um receptor. O GPS transmite
dados com precisão e eficácia e é o
sistema de navegação em microondas mais utilizado
no mundo (Global Maping Service, 2002).
Existem
28 satélites
em órbita no globo terrestre,
o que permite ao usuário que ao menos três destes
estejam em condições de emissão de sinais
ao receptor, sendo por isso tridimensionais. Cada um dos
satélites emite preciso posicionamento em tempo real,
que são calculados e interseccionados pelo receptor
dando o seu posicionamento correto (Wikipedia, 2008). Existem
vários tipos de receptores, variando de acordo com
sua precisão. Segundo Oliveira Filho e colaboradores
(2003), os receptores de navegação de baixa
exatidão (4 a 10 metros) são os mais indicados
para empresas reflorestadoras.
Dados
de localização
pelo GPS podem ser combinados com outras informações,
como fotos aéreas,
imagens de satélite, softwares de mapeamento de superfície
em 3D, entre outros, aumentando ainda mais a precisão,
diminuindo a mão-de-obra e facilitando o trabalho
(Pine & Swallow, 2008).
Este sistema passou a ser
disponível
ao público
em 1995, sendo hoje uma das ferramentas auxiliares mais importantes
no sensoriamento remoto, emprego de técnicas de identificação
de objetos sem que se tenha contato com eles (Wikipedia,
2008).
Principais usos
O
GPS é amplamente difundido tanto
para a navegação
aérea como marítima e é cada vez mais
utilizado no ecoturismo, no balonismo, e em outros esportes
radicais, constatando-se, portanto, sua popularização
(Wikipedia, 2008).
Em
perímetros urbanos o sistema
já é bastante
comum em navegação de automóveis e de
pessoas, auxiliando tanto no rastreamento da posição
do objeto ou indivíduo, como indicando rotas a seguir
(Wikipedia, 2008).
O
GPS é ferramenta de uso de polícias
do mundo todo contra o crime, e monitora passos de pessoas
em liberdade
condicional, ajudando na diminuição de fugas.
Também auxilia bombeiros em resgates (Wikipedia, 2008).
O
GPS é um importante componente do geoprocessamento
(processamento informatizado de dados georreferenciados)
e pode ser utilizado para diversas finalidades na área
florestal, tais como: para o mapeamento de áreas de
inventário; identificação de áreas
de florestas com presença de pragas ou doenças,
através de navegação em aeronaves; programação
de deslocamentos de veículos; elaboração
de planos para o controle de erradicação de
pragas e doenças florestais (Watzlawick et al., sem
referência de data).
O
GPS ajuda na localização
de unidades amostrais e elaboração de croquis,
sendo hoje uma ferramenta quase indispensável em tais
trabalhos, devido as inúmeras
facilidades, principalmente de ganho de tempo que proporcionam
(Watzlawick et al., sem referência de data).
Através
do uso de GPS em máquinas agrícolas,
surgiu a agricultura de precisão que averigua importantes
dados de produtividade da lavoura, mapeando-a e auxiliando
no manejo de cada uma das áreas, indicando a quantidade
precisa de adubação que cada uma necessita,
por exemplo.
No
georreferenciamento e confecção
de mapas, o GPS é bastante utilizado como ponto de
controle, ajudando na acuracidade do mapeamento (Zeilhofer,
sem referência
de data; Remade, 2002).
O
GPS é uma ferramenta de posicionamento
bastante utilizada também para a medição
de florestas, para a definição de seus limites,
para a determinação
de unidades amostrais em inventários e para auxiliar
na preservação dos recursos naturais como água,
solo e vegetação nativa em áreas de
preservação permanente (APPs). Por realizar
medição tridimensional, o GPS é constantemente
usado para medição topográfica, facilitando
o plantio em curvas de nível, a elaboração
de estradas, a implantação de terraços
em lavouras, assim como a de aceiros florestais (Santos et
al., 2007). O GPS mapeia focos de fogo e de desmatamentos
de matas nativas. Nos EUA também é empregado
em fogos e desbastes controlados (Kunzmann et al., 1996).
O
sistema de geoposicionamento e o GPS juntos com imagens de
satélites utilizadas no sensoriamento remoto auxiliam
na preservação ambiental, podendo ajudar na
medição de áreas degradadas e facilitar
a recuperação destas (Remade, 2002; Bolfe et
al., 2002).
Vantagens do uso
Além de precisão em localizar
pontos em reflorestamentos, o GPS armazena dados em grandes
quantidades e alta qualidade,
o que permite a orientação de equipes de campo
em floretas através de coordenadas, rotas e itinerários
(Watzalwick et al., sem referência de data; Oliveira
Filho et al., 2003).
O GPS mapeia pontos amostrais
com precisão,
facilitando sua re-localização (Oliveira Filho
et al., 2003).
Com o uso do GPS diminuiu
a necessidade de mão-de-obra
e de tempo gasto em mapeamentos e posicionamentos, havendo,
portanto, menores custos envolvidos (Wikipedia, 2008).
Através
de análises precisas junto com outras
práticas do sensoriamento remoto, permite o gerenciamento
dos recursos naturais, ajudando na preservação
do meio ambiente (Bolfe et al., 2002).
Limitações para a utilização
A
utilização do GPS sob vegetações
muito densas, como é o caso de reflorestamentos adultos
de Pinus, pode diminuir a precisão dos sinais dos
satélites. Isso ocorre justamente porque o dossel
das árvores podem agir como barreiras físicas,
refletindo os sinais de maneira sob a qual os estudiosos
ainda não conseguiram um entendimento exato. Os sinais
refletidos são considerados indiretos e também
são captados pela antena do receptor juntamente com
os sinais diretos, resultando em menor precisão. O
deslocamento rápido em locais de vegetação
densa pode prejudicar ainda mais na refletância, prejudicando
a performance do sistema de posicionamento global e acarretando
atrasos nos sinais (Watzalwick et al., sem referência
de data; Oliveira Filho et al., 2003). Rempel apud Lindzey
e Rumble (2000), observou que teoricamente as folhas de coníferas
não impedem a penetração dos sinais
de satélites em seus reflorestamentos; contudo, dependendo
da densidade, pode haver prejuízos de leitura.
Estudos
de caso com auxílio do GPS em reflorestamentos
de Pináceas
Kunzmann et al. (1996) realizaram
um mapeamento vegetal de um parque nacional no Arizona,
EUA. Como ferramentas
na elaboração
deste projeto, o GPS e imagens de satélites foram
utilizadas, principalmente para monitorar mudanças
na vegetação ocorridas por queimadas naturais
ou fogos programados. O GPS foi utilizado para pontos de
controle em mapeamentos a campo. Fotos aéreas e dados
de 60 anos do parque foram utilizados para a confecção
dos mapas, que com o auxílio do GPS, mostraram-se
bastante precisos. Os mapas mostram o histórico da
vegetação do parque que apresenta grande quantidade
de coníferas e sua modificação ao longo
dos anos.
Gamo et al. (2000) pesquisaram
a precisão
de GPS em seis estádios fenológicos de espécies
florestais (Pinus ponderosa, Picea glauca e Populus tremuloides).
Os autores observaram que conforme a densidade aumentou diminuiu
a probabilidade de se obter localização em
3D dos GPSs. A topografia plana, devido à justaposição
das copas das árvores, e a vegetação
densa, são os dois maiores responsáveis pela
diminuição da precisão da localização
via GPS. Percentagens maiores que 71 % de penetração
de sinais foram observadas pelos receptores GPS tanto em P.
ponderosa como em P. glauca; por isso, a cobertura
densa do dossel reduz a visibilidade dos satélites.
Para
avaliar a exatidão de posicionamento planimétrico
do receptor GPS Trimble/Pro-XL, Angulo Filho et al. (2002)
utilizaram-no sob distintas condições de cobertura
vegetal, tais como: pastagem, seringueira, eucalipto e Pinus. Os
autores confirmaram que a cobertura arbórea prejudica
a precisão dos satélites pela interferência
do dossel na recepção dos sinais. Isso pode
ser resolvido permanecendo maior tempo analisando o mesmo
ponto nos reflorestamentos.
Bolfe
et al. (2002) utilizaram o GPS para coleta de informações
sobre o uso da terra em pontos amostrais do município
de Cachoeira do Sul, RS. Com o auxílio de imagens
de satélites em diferentes bandas classificaram digitalmente
a terra de acordo com o seu uso: 1,9% da área eram
utilizada para plantações de Pinus.
Joon-Bum
et al. (2002) analisaram os danos de Bursaphelenchus
xylophilus (nematóide da madeira do pinheiro) em Pináceas
de uma determinada região da Coréia. Com a
utilização de imagens de satélites comparadas
a danos reais em árvores georreferenciadas pelo GPS
a campo, foi possível se estimar que 78% do povoamento
apresentavam danos causados pelo nematóide.
Pesquisas
realizadas por Bolfe e colaboradores (2003) avaliaram a precisão
de sistemas de georreferenciamento (incluindo o uso do GPS)
na estimativa da sobrevivência e do desenvolvimento
de árvores exóticas (Pinus sp. e Eucalypus
sp.), bem como de áreas de vegetação
natural em Cachoeira do Sul, RS. Foi verificado que 35,5
% da área possui mata nativa; 1,9 % possui Pinus e
0,8 % eucalipto. Em relação à precisão,
foram três os sistemas avaliados: Global Precision
(85 % de precisão), Kappa (84,9 %) e Tau (77,7 %).
Seixas
e Rodrigues (2003) determinaram a extensão
das áreas compactadas pelo trator "forwarder" no
transporte de toras na colheita florestal. Para tanto, o
GPS foi instalado nestes tratores acompanhando a movimentação
exata e avaliando-se também os distúrbios no
solo ocasionados pelo tráfego. Houve maior compactação
do solo nas áreas com maiores números de passadas
de trator. Após 25 passadas, 74 % da área de
movimentação do trator apresentava-se compactada.
Hummes e Kirchner (2003)
estimaram o volume de árvores
individuais de Pinus taeda L. em povoamentos adultos
homogêneos
com o auxílio de fotos aéreas feitas com câmaras
digitais, pontos de controle a campo feitos com GPS e modelos
de calibração paramétricos. O volume
das árvores foram estimados por equações
desenvolvidas para a região de estudo e ajustadas
conforme o método dos quadrados. O volume de árvores
pode ser estimado com eficácia e precisão com
a utilização desta técnica; contudo
os autores ressaltam que ela ainda é pouco difundida,
apesar de já estar disponível no mercado. Existe
ainda resistência e desconhecimento do novo método
que utiliza menos mão-de-obra e tempo para se realizar
inventários florestais.
Wagner e Ducati (2005) analisaram
o total de área
reflorestada com Pinus no nordeste do estado do
Rio Grande do Sul (área dos campos de cima da serra e de matas
de araucária). Para tanto, houve o auxílio
do GPS para o georreferenciamento da área e localização
das florestas de Pinus de diversas idades feitos
em visitas ao campo. Os pontos foram analisados junto com
imagens espectrais
de satélite (Áster), que através de
diferentes bandas mostraram brilhos e resposta espectral
distinta, podendo se realizar a interpretação
visível destas. Concluíram que 21 % da área
pertencente aos campos de cima da serra estão reflorestadas
com Pinus em suas diversas idades. As técnicas de
sensoriamento remoto do trabalho foram úteis no mapeamento
de florestas de Pinus na região. Os autores também
avaliaram o total da área que ainda apresentava matas
de araucárias, constatando que pouco delas sobrou
na região como bosques característicos.
Laymon
et al. (2006) mapearam florestas de Pinus elliottii,
florestas nativas e plantações de milho e algodão,
a fim de avaliar suas biomassas, utilizando a atenuação
da banda L (rádio freqüência) pela biomassa.
A técnica foi considerada eficiente, mostrando sensibilidade às
pequenas mudanças de biomassas.
Rosa e Scherer (2006)
criaram um método de geração
de modelo digital do terreno de reflorestamentos de Pinus da
empresa Juliana S.A para ortorretificação
de imagens de satélite. Tal modelo, primeiramente
não se mostrou preciso devido à ausência
de dados, formando células de mapeamento muito grandes.
Para corrigi-lo, pontos de GPS foram efetuados, aumentando
o número de dados altimétricos e permitindo
a diminuição das células de mapeamento
pela metade. Tal medida ajustou os dados do método
com a topografia real do relevo, havendo acuracidade.
Mills
(2006) avaliou técnicas que usam geoprocessamento,
imagens de satélites e aéreas e o GPS para
estimar perdas em reflorestamentos atacados por furacões
nos Estados Unidos. O autor destaca a eficiência e
a acuracidade de tais métodos que são utilizados
para a finalidade.
Técnicas de geoprocessamento (auxiliadas
por GPS) e de sensoriamento remoto foram utilizadas por Santos
et
al. (2007) para verificar o respeito às zonas de mata
ciliar e APPs (área de preservação permanente)
em reflorestamentos de Pinus e eucalipto em Indianópolis,
MG. Os resultados indicaram que as áreas de APPs do
município estão de acordo com o código
florestal brasileiro, com exceção das áreas
de mata ciliar, havendo ainda falta da adequada vegetação
nativa nas mesmas. Vinte e cinco por cento da área
do município já é ocupada com reflorestamentos
de Pinus e eucalipto.
O GPS vem-se mostrando grande
auxiliador em projetos de combate ao besouro do Pinus (Dendroctonus
frontalis), importante
praga de florestamentos nos Estados Unidos. Junto com imagens
de satélites e aéreas são feito pontos
de referência a campo com o GPS onde há a presença
do besouro e de seu dano. Logo, é possível
estimar novas áreas de risco da praga, assim como áreas
de monitoramento (Tchakerian et al., 2008; USDA Forest Service,
2008 e Wulder et al., 2007).
Watzlamick e colaboradores
(sem referência de data)
avaliaram a utilização do GPS como ferramenta
de navegação e localização para
o inventário de reflorestamentos de Pinus e
de Araucaria. Tais receptores obtiveram sinais sem interferências
das florestas. Os autores explicam tal fato pela densidade
de tais florestas não serem tão elevadas e
já terem realizado o primeiro desbaste em ambas. As
pináceas também possuem área de copa
inferior ao das áreas de floresta nativa observadas
no presente estudo. Logo, a leitura do GPS não foi
prejudicada pelo dossel dos reflorestamentos, sendo ideal
para o auxílio ao inventário florestal.
Considerações
finais
A
utilização
do GPS em áreas florestais,
agrícolas e na recuperação de áreas
degradadas ainda é considerada recente; contudo, vem
ganhando cada vez mais adeptos e incentivos ao longo dos
anos. Isso se deve pelas suas vantagens que superam em muito
as desvantagens da técnica, sendo o profissional capacitado
para o uso do GPS e com experiências em sensoriamento
remoto bastante requisitado pelo mercado de trabalho.
Inicialmente
houve uma pequena resistência às
mudanças e ao uso do GPS em inventários florestais
e mapeamento de áreas, mas estas estão cada
vez menores, havendo a aceitação e interesse
no aprendizado na maioria das empresas florestais.
Como
exemplo disto, Oliveira Filho et al. (2003) observaram
grande interesse
dos empregados da empresa Juliana S.A. na
utilização dos mapas das áreas gerados
com o auxílio do GPS tanto na área administrativa
para gerenciamento de recursos, como para os trabalhadores
em campo, fornecendo maiores subsídios e exatidão
de dados para a elaboração de relatórios,
auxiliando em reuniões, para os planejamentos, etc.
Assim,
o uso do GPS se torna cada vez mais popular no setor florestal,
diminuindo o uso de mão-de-obra a campo
e facilitando a interpretação de dados. Junto
com outras técnicas de sensoriamento remoto, o GPS
contribui para a economia de recursos financeiros na silvicultura
de áreas de Pinus, auxiliando também
na resolução
de seus principais problemas, assim como no seu gerenciamento
com maior eficácia.
Bibliografia citada
Stressors
of pine forests - Southern pine beetle. USDA Forest
Service. Disponível
em 05 de maio de 2008, em:
http://www.fs.fed.us/r8/foresthealth/hosf/spb.htm
Operational
use of southern pine beetle survey data for forest management:
mobile mapping and data acquisition. M.
D. Tchakerian; R. N. Coulson; F. L. Oliveria; S. R. Clark.
(2008).
http://kelab.tamu.edu/standard/spb
Wikipedia – Disponível
em 25 de maio de 2008, em:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sensoriamento_remoto (Sensoriamento
Remoto)
http://pt.wikipedia.org/wiki/GPS (GPS)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Geoprocessamento#Populariza.
C3.A7.C3.A3o_do_geoprocessamento (Geoprocessamento)
Pine & Swallow
- GPS/GIS services.
Disponível
em 25 de maio de 2008, em:
http://www.pineandswallow.com/environmental-services-consulting/
field-services/gps-gis-services.php
Quantitative
assessment of beetle pressure for determination of mountain
pine beetle risk. M. Wulder;
T. Shore; D. Seeman;
B. Riel. (2007)
http://cfs.nrcan.gc.ca/subsite/mpb/quantitative-quantitative
O
uso do geoprocessamento na detecção
de Pinus e vegetação natural no município
de Indianópolis - MG. C.
R. Santos; B. Casagrande; J. S. Rosendo; R. Rosa. Anais XIII
Simpósio Brasileiro
de Sensoriamento Remoto, INPE. p. 1087-1093. (2007)
http://marte.dpi.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2006/11.14.18.18/doc/1087-1093.pdf
RESUMO:
Geo-spatial methods to measure blown-down timber loss
for small landowners. J.
D. Mills. Forest Production
Society.60th International Convention. 23 pp. (2006)
http://www.forestprod.org/am06abs.pdf
Geração de um MDT a partir
de cotas levadas por GPS para uso na empresa Juliana Florestal
Ltda, em Caçador-SC. A.
S. Rosa; B. U. Scherer. VII Seminário em Atualização
em Sensoriamento Remoto e Sistemas de Informações
Geográficas Aplicados à Engenharia Florestal.
(2006)
http://www.img.com.br/produtos/florestal/pdfs/Juliana.pdf
Biomass
characterization from microwave attenuation using ground-based
GPS. C. Laymon;P. Meyer, J.
Braun. Nasa -
IGARSS. (2006)
http://www.cosmic.ucar.edu/~braunj/papers/igarss_2006.pdf
Estudo
de florestas de Pinus no nordeste do estado do Rio Grande
do Sul com imagens do sensor ASTER. A.
P. L. Wagner; J. R. Ducati. Anais XII Simpósio Brasileiro
de Sensoriamento Remoto, INPE. p. 4361-4368. (2005)
http://marte.dpi.inpe.br/col/ltid.inpe.br/sbsr/2004/
11.23.11.07/doc/4361.pdf
RESUMO:
A comparison of litter densities in four community types
of the Long Island Central Pine Barrens. D. Tievsky;T.
Green. Pine Barrens Research Forum Poster Abstracts. (2005)
http://pb.state.ny.us/research/2005_poster_abstracts.pdf
Verificação da exatidão
em classificação
digital de povoamentos florestais em imagem orbital mediante
três índices. E. L. Bolfe; E. L. Fonseca; R.
S. Pereira; P. R. A. Madruga. Anais XI SBSR.NPE. p. 2671
- 2677. (2003)
http://marte.dpi.inpe.br/col/ltid.inpe.br/sbsr/2002/11.17.01.22/doc/19_290.pdf
Integração de geotecnologias como topografia,
GPS e base cartográfica na empresa florestal. P.
C. Oliveira Filho; A. Figueiredo Filho; A. A. Disperati;
L.
F. Watzlawick. Revista Ciências Exatas e Naturais 5
(2):187-199. (2003)
http://www.unicentro.br/editora/revistas/recen/v5n2/integracao.pdf
Estimativa
volumétrica de árvores
individuais de Pinus taeda L. utilizando aerofotos
de câmara
digital de pequeno formato calibrada. A. P. Hummes; F. F.
Kirchner.
Anais XI SBSR., INPE. p. 2763 - 2770. (2003)
http://marte.dpi.inpe.br/col/ltid.inpe.br/sbsr/2002/11.12.08.08/doc/19_070.pdf
Determinação da área
impactada pelo tráfego de "forwarder" com
uso de GPS. F. Seixas; C. G. G. Koury; F. A. Rodrigues. Scientia
Forestalis
63:178-187. (2003)
http://www.ipef.br/publicacoes/scientia/nr63/cap15.pdf
Exatidão
de posicionamento de um receptor GPS, operando sob
diferentes coberturas vegetais. R.
Angulo Filho; C. A. Vettorazzi; G. A. Sarries. Revista
Brasileira de Engenharia
Agrícola e Ambiental 6 (2): 325-331. (2002)
http://www.scielo.br/pdf/rbeaa/v6n2/v6n2a23.pdf
Remade
- nº 68
- ano 12 (2002)
http://www.remade.com.br/pt/revista_materia.php?edicao=68&id=251
Geoprocessamento
e sensoriamento remoto aplicado ao levantamento e análise
de recursos florestais. E.L.
Bolfe; E.L. Fonseca; V. Decian; G.M. Nunes; M.A.S. Costa.
Anais do
I Simpósio Regional de Geoprocessamento e Sensoriamento
Remoto. (2002)
http://www.cpatc.embrapa.br/labgeo/srgsr1/pdfs/poster17.PDF
Global
Mapping services - Frequently asked questions about GPS. (2002)
http://www.globalmapping.ca/gpsfaq.html
A
spectral characteristic analysis of damaged pine wilt
disease area in Ikonos image. K.
Joon-Bum; P. Jae-Hyeon; J. Myung-Hee.
9 pp. (2002)
http://www.gisdevelopment.net/aars/acrs/2002/pos2/228.pdf
GPS
radio collar 3D performance as influenced by forest structure
and topography. R. S. Gamo; M. A. Rumble;
F. Lindzey; M.
Stefanich. Proceedings of the 15th International Symposium
on Biotelemetry. (2000)
http://www.fs.fed.us/rm/sd/radio_collar.pdf
Geographical
information systems, remote sensing techniques, and GPS-based
field verification methodologies
for mapping
vegetation change at Chiricahua National Monument, Arizona. M. R. Kunzmann; S. M. Skirvin; P. S. Bennett; C. A. Wissler.
(1996)
http://gis.esri.com/library/userconf/proc96/TO250/PAP231/P231.HTM
http://www.fs.fed.us/rm/sd/radio_collar.pdf
GPS:
Ferramenta de apoio na realização
de inventário
florestal. L.F. Watzlawick;
C. F. Sanquetta; F.F Kirchner. Floresta 32(1): 135-141 (sem
referência de data)
http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/floresta/article/viewFile/2354/1968
Sensoriamento remoto. P. Zeilhofer.
Apostila de graduação
UFMT. (sem referência
de data)
http://www.geografia.ufmt.br/downloads/lig/Apostila/SR.pdf
Outras literaturas sugeridas:
Primeiro
Seminário de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento
para Estudos Ambientais no Vale do Paraíba. (2006).
Disponível em 12 de junho de 2008, em:
http://www.agro.unitau.br/geovap2006/sumario.html
GPS - Satélites de monitoramento.
Embrapa. Disponível
em 12 de junho de 2008, em:
http://www.sat.cnpm.embrapa.br/satelite/gps.html
GPS - Como o GPS funciona. CIAGRI/USP. Disponível
em 12 de junho de 2008, em:
http://gps.ciagri.usp.br/sobre.htm