Análise espaço-temporal recente da cobertura do solo na bacia da Lagoa da Conceição/Florianópolis aplicando índices de vegetação

Abstract

O presente estudo foi realizado com intuito de avaliar a variação temporal e espacial de diferentes coberturas de solo, através do uso de índices de vegetação, na bacia da Lagoa da Conceição, em Florianópolis-SC, no período de 2016 a 2021. Para tal, utilizou-se imagens dos satélites Sentinel 2, disponibilizadas e processadas por intermédio da plataforma Google Earth Engine (GEE). A partir do levantamento bibliográfico definiu-se polígonos representativos de classes de cobertura do solo para a área de estudo, sendo validados através da análise de comportamento espectral. Estimou-se o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), o Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI) e o Índice de Vegetação Realçado (EVI) para cada classe, e comparou-se o comportamento dos índices obtidos com os resultados alcançados de trabalhos realizados em regiões semelhantes à área de estudo. A análise da influência da sazonalidade climática na resposta dos índices foi realizada através da segregação das imagens de acordo com o período seco e chuvoso definido, onde foi efetuado o teste de Wilcoxon-Mann-Whitney para um nível de 5% de significância, a fim de avaliar diferenças significativas entre os períodos. Por fim realizou-se a diferença entre os índices de vegetação obtidos entre a primeira e última cena disponível, de modo a analisar possíveis mudanças no uso do solo devido a diminuição da atividade fotossintética. A partir do limiar proposto, a fim de minimizar os efeitos da sazonalidade, obteve-se anomalias positivas e negativas, que representam aumento e diminuição da atividade fotossintética, respectivamente. Como resultado, a análise das estatísticas básicas dos índices de vegetação demonstrou compatibilidade com diversos trabalhos científicos publicados. Quanto à análise da sazonalidade climática sobre o comportamento dos índices de vegetação, verificou-se influência estatisticamente significante para maioria das classes de solo, expressada pela elevação do valor dos índices nos períodos chuvosos. Somente as classes de vegetação rasteira e classe urbana, avaliados com o NDVI, apresentaram p-valor superior ao nível proposto, sendo de 0,097 e 0,269, respectivamente. Quanto às anomalias fotossintéticas nos distritos de análise definidos, observou-se variação máxima total de 3,91% (139,5 ha) na cobertura do solo devido a anomalias negativas e 2,09% (74,5 ha) correspondentes a anomalias positivas, demonstrando que não houve aumento ou diminuição significativa da atividade fotossintética, devido a alteração da cobertura do solo, durante o período de estudo. Por fim, conclui-se que os índices de vegetação provaram ser importantes ferramentas de análise e monitoramento do uso e cobertura do solo, podendo ser utilizados como subsídio para elaboração de novas políticas públicas de gestão e planejamento urbano.

The present study was carried out in order to evaluate the temporal and spatial variation of different soil coverings, through the use of vegetation indexes, in the Lagoa da Conceição basin, in Florianópolis-SC, from 2016 to 2021. Images from the Sentinel 2 satellites were used and processed through the Google Earth Engine (GEE) platform. Based on the bibliography research, representative polygons of land cover classes were defined for the study area, and validated through the analysis of spectral behavior. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), the Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI) and the Enhanced Vegetation Index (EVI) for each class were estimated, and the behavior of the indexes was compared with the results achieved from works in regions similar to the study area. The analysis of the influence of climatic seasonality in the response of the indexes was performed through the segregation of the images according to the defined dry and rainy period, where the Wilcoxon-Mann-Whitney test was performed for a level of 5% of significance, in order to assess significant differences between periods. The difference between the vegetation indexes was made between the first and the last images available, in order to analyze possible changes in land use due to the decrease in photosynthetic activity. From the proposed threshold, in order to minimize the effects of seasonality, positive and negative anomalies were obtained, which represent an increase and decrease in photosynthetic activity, respectively. As a result, the analysis of the basic statistics of the vegetation indexes demonstrated compatibility with several published scientific works. As for the analysis of climatic seasonality on the behavior of the vegetation indexes, there was a statistically significant influence for most land uses, expressed by the increase in the value of the indexes in the rainy periods. Only the undergrowth and urban areas, evaluated with the NDVI, presented a p-value higher than the proposed level, being 0.097 and 0.269, respectively. Photosynthetic anomalies in the defined analysis districts, a maximum total variation of 3.91% (139.5 ha) was observed in the land cover due to negative anomalies and 2.09% (74.5 ha) corresponding to positive anomalies, demonstrating that there was no significant increase or decrease in photosynthetic activity, due to the change in land cover, during the study period. Finally, it is concluded that the vegetation indexes proved to be important tools for analysis and monitoring of land use and cover, and can be used as a subsidy for the elaboration of new public policies for urban management and planning.