Classificação orientada a objetos aplicada no mapeamento de ambientes da planície fluvial do Rio Purus, Sudoeste da Amazônia

Abstract

As planícies fluviais dos rios amazônicos possuem grande diversidade de habitats, denominados subambientes de várzea. Eles estruturam ecossistemas com propriedades ecológicas específicas e são muito susceptíveis aos impactos antropogênicos, devido à sua íntima associação com a dinâmica fluvial. Estudar os ambientes de várzea é fundamental para traçar estratégias de planejamento e conservação envolvendo áreas úmidas da Amazônia, mas a inacessibilidade e a dimensão da planície fluvial de rios como o Rio Purus, dificultam a exploração científica dessas áreas. Pesquisas utilizando sensoriamento remoto e classificação orientada a objetos (Object-Based Image Analysis - OBIA) foram desenvolvidas em outros sistemas fluviais, apresentando- se como alternativas de qualidade para o mapeamento e caracterização das várzeas. Este projeto apresenta o mapeamento de ambientes de várzea do Rio Purus, região do Município de Boca do Acre, a partir de uma concepção hierárquica dos elementos morfológicos da planície fluvial e do rio, baseada em estudos sobre as várzeas fluviais amazônicas. Técnicas de processamento de imagens e classificação orientada a objetos em imagens ópticas LANDSAT 5 - TM e imagens de radar da ALOS/PALSAR foram aplicadas para classificar a planície fluvial, através das ferramentas Google Earth Engine, QGIS e Orfeo Toolbox. Os resultados para os períodos de seca e cheia do Rio Purus foram expressos em (1) um mapa dos ambientes de várzea do Rio Purus na altura da Boca do Acre gerados a partir de classificação orientada a objetos, (2) gráficos de valores típicos de índices de para cada classe e (3) matriz de confusão da classificação. A integração de dados sobre o nível do Rio Purus, imagens ópticas e imagens de radar possibilitou encontrar correspondência entre os diferentes subambientes de várzea e a dinâmica fluvial. O mapeamento resultante evidenciou a complexidade de elementos morfológicos que constituem a planície fluvial do Rio Purus e como esses elementos parecem condicionar a distribuição das águas e da vegetação, impactando as interações ecológicas nessas áreas.

The Amazon River's floodplains have a great diversity of habitats, also denominated varzea sub environments. They structure ecosystems with specific properties, and they are very susceptible to anthropogenic impacts, due to their intimate association with the river dynamic. It is fundamental to study the Várzea sub environment to design strategies of planning and conservation involving the Amazon wetlands, but the inaccessibility and the extent of the river floodplains like Purus, turn difficult the scientific investigation of these areas. Researches using remote sensing and object-based image analysis were developed in other river systems, showing it as good alternatives to the mapping and characterization of the river floodplains. This project shows the mapping of Várzea sub environment of the Purus River, Boca do Acre county region, from a hierarchical conception of the morphological elements of the floodplain and the river, based on researches about the Amazon floodplains. Technics of image processing and OBIA classification were applied in ALOS/PALSAR radar images and LANDSAT 5 - TM optical images were applied to classify the floodplain, using Google Earth Engine, QGIS e Orfeo Toolbox tools. The results for flood and dry season of the Purus River were expressed in (1) a map of the Várzea sub environments of the Purus River, Boca do Acre region, created by OBIA classification (2) plot of the typical index values for each class of Várzea environment and (3) confusion matrix of the classification. Data integration about the river level, optical images and radar images allowed finding correspondence between the different floodplain sub environments and the fluvial dynamics. The resulting map highlighted the complexity of the morphological elements of the Purus River floodplain, and how they could determine the distribution of water and vegetation, affecting the ecological interactions of these areas.