Mapeamento temporal e predição da área da mancha urbana da região metropolitana de Porto Alegre - RS, utilizando geotecnologias e sensores remotos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Fontana, Andressa Garcia
• Orientador(a): Nascimento, Victor Fernandez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Sensoriamento remoto; Imagens de satelite; Expansão urbana; Uso da terra; Porto Alegre (RS)
• Palavras-chave em Inglês: Predicted LULC; Spatial metrics; LEI; ANN
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/249098

A expansão urbana tem um impacto substancial na dinâmica de uso e cobertura da terra (LULC). Os mapas históricos servem como referência para realizar a análise espacial de previsão do LULC. Esta pesquisa tem como objetivo identificar a mudança do LULC na Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA) para os anos de 1991, 2000, 2010 e 2020 usando imagens do satélite Landsat e prever as mudanças futuras para os anos de 2030 e 2040 usando um modelo Multilayer Perceptrons (MLP) através de Artificial Neural Network (ANN). As variáveis utilizadas como entrada no modelo de previsão são as distâncias de rodovias, centros urbanos, Porto Alegre, estação ferroviária, além do relevo sombreado, declividade e os dados históricos de LULC. Os resultados apontaram que todas as variáveis têm efeitos significativos na condução da expansão urbana histórica e futura. Além disso, o índice de expansão da paisagem (LEI) foi utilizado como métrica espacial para analisar as formas de expansão urbana. Para a análise histórica do primeiro artigo foi considerado os municípios que faziam parte da RMPA em cada ano mapeado. O segundo artigo considerou os 34 municípios da RMPA para os quatro anos em estudo. Os resultados do primeiro artigo mostraram que a RMPA experimentou uma mudança inédita de LULC, aumentando sua área urbana em 336,2 km², sendo Porto Alegre e Canoas os municípios com a maior taxa de expansão. A precisão dos mapas LULC teve um excelente desempenho com coeficiente Kappa 0,83, 0,81, 0,84, e 0,82 para os anos em estudo, respectivamente. Além disso, o LEI apontou que entre 1991 e 2020 houve maior expansão na forma borda-expansão, principalmente nos municípios de Porto Alegre, Alvorada, Canoas, Cachoeirinha, Esteio, Sapucaia do Sul e São Leopoldo. Essa forma de expansão foi a mais verificada na RMPA nos últimos 30 anos, com 562 km² resultando em 81%, os outros 17% foram periféricos e 2% foram de preenchimento. Esses municípios estão localizados próximos ao centro da capital da RMPA, à estação ferroviária e ao Aeroporto Internacional Salgado Filho, fatores considerados importantes para o aumento da expansão urbana. A precisão dos mapas históricos de LULC do segundo artigo apresentou um excelente desempenho com coeficiente Kappa de 0,82, 0,87, 0,86, e 0,83 para os anos em estudo, respectivamente. Os resultados históricos mostraram que entre 1991 e 2020, a classe urbanização teve um aumento de 298 km², enquanto as áreas de vegetação arbórea diminuíram um total de 322 km². O LEI no segundo artigo entre 1991 e 2020 apresentou como forma de expansão urbana predominante na RMPA a expansão de borda com cerca de 93%, principalmente nos municípios de Porto Alegre, Alvorada, Canoas, Esteio e São Leopoldo. A forma de expansão periférica e de preenchimento ocorreram em 5% e 2%, respectivamente, nos municípios mais afastados de Porto Alegre, principalmente em Capela de Santana, Montenegro, Viamão e Guaíba. Por fim, as mudanças nas previsões de modelagem futuras no LULC para os anos de 2030 e 2040 apresentaram um aumento significativo na área urbana da RMPA de 323,3 km² e 335,4 km², respectivamente. O LEI para os mapeamentos futuros apresentou resultados diferentes dos analisados historicamente, a forma expansão de borda diminuiu, mas mesmo assim continuou predominante com 79%, enquanto que a forma periféria e de preenchimento aumentaram alcançando 18% e 3%, respectivamente. Para o futuro, é previsto que as áreas urbanas aumentem mais de 650 km² até 2040 na RMPA. Esses resultados podem auxiliar os tomadores de decisão no desenvolvimento das cidades, e políticas detalhadas de gestão e planejamento urbano devem ser feitas considerando a heterogeneidade espacial e interna.