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Title: Aplicação da lógica fuzzy na identificação de fragmentos florestais com potencial para conservação
metadata.dc.creator: Thiago, Carlos Roberto Lima
Keywords: Sistemas de informação geográfica;Sensoriamento remoto;Paisagens fragmentadas;Lógica difusa;Processo decisório por critério múltiplo;Índices da ecologia da paisagem
Issue Date: 30-Apr-2015
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Abstract: O Bioma Mata Atlântica destaca-se pela sua biodiversidade, e ainda, por ser um dos biomas mais ameaçados do planeta. O estado do Espírito Santo, que está localizado em sua totalidade sob domínio do Bioma Mata Atlântica, possui cerca de 12,2% de remanescentes florestais. A fragmentação florestal é impulsionada pela atividade desordenada de uso e ocupação da terra e pelo crescimento populacional. Os aspectos mais graves do processo de fragmentação florestal são o efeito de borda e a perda da biodiversidade. Os corredores ecológicos surgem como alternativa para mitigar os efeitos da fragmentação florestal permitindo entre eles fluxo gênico de fauna e flora e a recolonização de áreas degradadas. Com o intuito de somar esforços à proteção e ao manejo deste bioma, o presente trabalho teve como objetivo mostrar que a lógica Fuzzy pode ser utilizada na identificação de fragmentos florestais que sugerem maior conservação do ponto de vista das métricas da ecologia da paisagem, bem como propor corredores ecológicos na bacia hidrográfica do rio Itapemirim dentro limites do estado do Espírito Santo. O mapeamento dos fragmentos florestais foi realizado por meio de técnicas de Sensoriamento Remoto utilizando imagens do sensor Landsat 8, obtidas gratuitamente através do site da instituição United States Geological Survey (USGS), empregando técnicas de classificação supervisionada. Para o cálculo dos índices de ecologia, foi utilizado o aplicativo computacional ArcGis 10.2, por meio da extensão de domínio público V-LATE 2.0. Após o mapeamento dos fragmentos verificou-se a acurácia por meio do índice Kappa (82,03%) e pelo valor de Exatidão Global (91,90%), validando assim classificação. Foram identificados 11.749 fragmentos, que representam 22% de cobertura florestal na área de estudo. Os fragmentos mapeados foram divididos em classes de tamanho. Os fragmentos (< 5 ha) foram encontrados em maior número, 8.394, seguidos pelos fragmentos de (5 - 10 ha), 1.581, (10 - 50 ha), 1.414, (50 - 100 ha), 204, (100 - 300 ha), 105, (> 300 ha), 51. O número de fragmentos apresentou relação inversa com sua contribuição em área. Na avaliação dos índices métricos da paisagem florestal foram empregados os grupos de métricas de área, densidade e tamanho, forma, proximidade e área central, sendo este último obtido para diferentes simulações de efeito de borda (40, 60, 100, 120, 140 e 200 m). Todos os índices apresentaram diferenciações quando observadas as classes de tamanho dos fragmentos, sinalizando que, os fragmentos das classes de tamanho (100 - 300 ha) e (> 300 ha), apresentam métricas com atributos espaciais que sugerem maior grau de conservação. Para cálculo do potencial espacial dos fragmentos florestais foi utilizada lógica Fuzzy. As funções de pertinência empregadas foram Fuzzy Small, para as variáveis, distância média do vizinho mais próximo, índice de forma e dimensão fractal, e a função de pertinência Fuzzy Large, para as variáveis, área central, área do vizinho mais próximo e área do fragmento. As variáveis foram combinadas por meio do operador Fuzzy Gamma para representar o potencial espacial dos fragmentos. Foram identificados e selecionados 10 fragmentos com maior potencial. Em seguida, utilizando a metodologia de distância de menor custo, os fragmentos potenciais foram conectados, utilizando 196 fragmentos e 95 corredores. Os corredores totalizaram 70.879,65 m de comprimento, com comprimento médio de 746,10 m, apresentando largura média de 74,61 m. Foram conectados 206 fragmentos, 24,72% da área total dos fragmentos remanescentes na bacia hidrográfica do rio Itapemirim. Os fatores considerados neste estudo como alto custo, ou impedância para implantação do corredor, representaram 1,71% da área total conectada
The Atlantic Forest biome is notable for its biodiversity, and also as one of the most threatened biomes on the planet. The state of Espírito Santo, which is located in its entirety under the control of the Atlantic Forest biome, has about 12.2% of remaining forests. Forest fragmentation is driven by the uncontrolled activity of land use and land occupation and population growth. The most serious aspects of forest fragmentation process are the edge effect and the loss of biodiversity. The ecological corridors are an alternative to mitigate the effects of forest fragmentation between them allowing gene flow of fauna and flora and the recolonization of degraded areas. In order to join efforts to the protection and management of this ecosystem, this study aimed to show that the Fuzzy logic can be used to identify forest fragments that suggest greater conservation from the perspective of landscape ecology metrics and propose ecological corridors in the catchment area of the river Itapemirim within state boundaries of the Espírito Santo. The mapping of forest fragments was carried out by means of remote sensing techniques using Landsat 8 sensor, available free of charge through the website of the institution United States Geological Survey (USGS) using supervised classification techniques. To calculate the indexes of ecology, the computer application ArcGis 10.2 was used, by extending V-LATE 2.0 public domain. After mapping of fragments verified the accuracy through Kappa (82.03%) and Global accuracy (91.90%), thus validating classification. 11,749 were identified fragments, representing 22% of forest cover in the study area. The fragments were mapped divided into size classes. The fragments (< 5 ha) were found in greater numbers, 8.394, followed by fragments (5.-10 ha), 1.581 (10 - 50 ha), 1.414, (50 -100 ha), 204 (100-300 ha), 105 (> 300 ha), 51. The number of fragments showed an inverse relationship with its contribution in the area. The evaluation of metric indices of forest landscape was employed with area groups of indexes; density and size, shape; proximity and central area, the latter being obtained for different edge effect simulation (40, 60, 100, 120, 140 and 200 m). All indexes showed differences when observing the fragments of size classes, signaling that the fragments of the size classes (100 - 300 ha) and (> 300 ha) have metrics with spatial attributes that suggest a greater degree of conservation. To calculate the spatial potential of forest fragments was used fuzzy logic. The membership functions were employed Fuzzy Small, for the variables, average distance from the nearest neighbor, shape index and fractal dimension, and the membership function Fuzzy Large, for the variables, central area, nearest neighbor area and area fragment. The variables were combined by means of Fuzzy Gamma operator to represent the potential space fragments. Selected and identified 10 fragments with the greatest potential. Then, using the lowest cost approach distance of the potential fragments were connected using fragments of 196 and 95 corridors. Runners totaled 70,879.65 m in length, with average length of 746.10 m, with an average width of 74.61 m. 206 fragments were connected, 24.72% of the total area of the remaining fragments in the catchment area of the river Itapemirim. Factors considered in this study as high cost, or impedance to implementation of the corridor, represented 1.71% of the total connected area.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/5061
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