A GEOBIA approach for multitemporal land-cover and land-use change analysis in a Tropical Watershed in the southeastern Amazon

The southeastern Amazon region has been intensively occupied by human settlements over the past three decades. To evaluate the effects of human settlements on land-cover and land-use (LCLU) changes over time in the study site, we evaluated multitemporal Landsat images from the years 1984, 1994, 2004, 2013 and Sentinel to the year 2017. Then, we defined the LCLU classes, and a detailed “from-to” change detection approach based on a geographic object-based image analysis (GEOBIA) was employed to determine the trajectories of the LCLU changes. Three land-cover (forest, montane savanna and water bodies) and three land-use types (pasturelands, mining and urban areas) were mapped. The overall accuracies and kappa values of the classification were higher than 0.91 for each of the classified images. Throughout the change detection period, ~47% (19,320 km2) of the forest was preserved mainly within protected areas, while almost 42% (17,398 km2) of the area was converted from forests to pasturelands. An intrinsic connection between the increase in mining activity and the expansion of urban areas also exists. The direct impacts of mining activities were more significant throughout the montane savanna areas. We concluded that the GEOBIA approach adopted in this study combines the advantages of quality human interpretation and the capacities of quantitative computing

MORFOLOGIA E SEDIMENTOLOGIA DA PRAIA DE MACROMARÉ DE AjURUTEUA, AMAzôNIA, NORTE DO BRASIL

The grain-size distribution of sediments in the Ajuruteua macrotidal beach is influenced by processes related to fluvial discharge, wave and tide actions and winds. Theses processes are responsible for grain-size changes in different time scales, which range from minutes, hours, days, months and years. This paper aims at studying the seasonal changes in the grain-size parameters (median, mean, standard deviation, kurtosis and skewness) and their morphologic distribution over the intertidal zone in the Ajuruteua macrotidal beach (Bragança/PA). The seasonal changes in the coastal processes control the beach morphology and the seasonal distribution of the sediments. The analysis of sediment distribution supported by digital elevation model was important to understand the seasonal sedimentary dynamics of macrotidal beaches.A distribuição granulométrica dos sedimentos da praia de macromaré de Ajuruteua é influenciada por processos relacionados à descarga fluvial, ação de ondas, marés e ventos. Estes processos são responsáveis por mudanças granulométricas em períodos de tempo que variam de minutos, horas, dias, meses e anos. O trabalho teve como objetivo estudar a variação sazonal das propriedades granulométricas através dos parâmetros estatísticos (mediana, diâmetro-médio, desvio padrão - seleção, curtose e assimetria) e sua distribuição sobre a morfologia da zona de intermaré da praia de macromaré de Ajuruteua (Bragança/PA). As variações sazonais dos processos costeiros controlam a morfologia da praia e o comportamento sazonal dos sedimentos. A análise da distribuição dos sedimentos suportada sobre modelos digitais de terreno é de suma importância para o entendimento da dinâmica sedimentar em praias de macromaré

Use and occupation at the Ajuruteua beach (PA, Brazil)

The village of Ajuruteua is located in a beach of the northeast littoral of Para State at 36 km fromBragança city and presents a population of 392 people living there (2004), from which the majority ofthem are fishermen and salesmen. In general, the income sources of these households are insignificantas a consequence of the technological delay and lower professional qualification. The fast and disorderedway in which territorial occupation of this coastal zone started in 80´s and it is associated to precarious infrastructures where basic sanitary facilities are absent and the public illumination is deficient. Acoastal management plan is indispensable to improve the use and occupation of the studied coastalzone and also to improve the life quality of the local population.A Vila de Ajuruteua está localizada em uma praia do litoral nordeste do estado do Pará, a 36 km dacidade de Bragança. Apresenta uma população de 392 moradores (2004), dos quais a maioria temcomo principais ocupações a pesca e o comércio. A renda familiar média é baixa, por causa do atrasotecnológico das práticas utilizadas na pesca artesanal e à baixa escolaridade e qualificação profissional.A ocupação territorial na zona costeira ocorreu de maneira rápida e desordenada, a partir dadécada de 1980, e os serviços e infra-estruturas são escassos ou inexistentes (p. ex. falta de saneamentobásico, falta de água potável, precariedade na iluminação pública, etc.). Um plano de gerenciamentocosteiro é imprescindível para melhorar o uso e a ocupação do espaço costeiro em estudo e, conseqüentemente,melhorar a qualidade de vida da população local

Use and occupation at the Ajuruteua beach (PA, Brazil)

The village of Ajuruteua is located in a beach of the northeast littoral of Para State at 36 km fromBragança city and presents a population of 392 people living there (2004), from which the majority ofthem are fishermen and salesmen. In general, the income sources of these households are insignificantas a consequence of the technological delay and lower professional qualification. The fast and disorderedway in which territorial occupation of this coastal zone started in 80´s and it is associated to precarious infrastructures where basic sanitary facilities are absent and the public illumination is deficient. Acoastal management plan is indispensable to improve the use and occupation of the studied coastalzone and also to improve the life quality of the local population.A Vila de Ajuruteua está localizada em uma praia do litoral nordeste do estado do Pará, a 36 km dacidade de Bragança. Apresenta uma população de 392 moradores (2004), dos quais a maioria temcomo principais ocupações a pesca e o comércio. A renda familiar média é baixa, por causa do atrasotecnológico das práticas utilizadas na pesca artesanal e à baixa escolaridade e qualificação profissional.A ocupação territorial na zona costeira ocorreu de maneira rápida e desordenada, a partir dadécada de 1980, e os serviços e infra-estruturas são escassos ou inexistentes (p. ex. falta de saneamentobásico, falta de água potável, precariedade na iluminação pública, etc.). Um plano de gerenciamentocosteiro é imprescindível para melhorar o uso e a ocupação do espaço costeiro em estudo e, conseqüentemente,melhorar a qualidade de vida da população local

CLIMATE INDICATORS FOR A WATERSHED IN THE EASTERN AMAZON

Abstract: The present study compares the climatological normals for periods of 36 and 34 years (interpolated data) and observed precipitation and air temperature data (2015 and 2016) for four weather stations located within the boundaries of the Itacaiúnas River Watershed (IRW), with the historical data from the Marabá station in the eastern Amazon used as control data. Both the interpolated and observed data were validated with the control data. The quantile technique was used to identify annual precipitation intensity thresholds and seasonal periods. A comparison was made with the precipitation and air temperature data to determine the effects of ENSO events during the period from 1980 to 2016. Our results regarding annual variability showed that the Onça Puma station was the rainiest among the subareas studied. The month of March was characterized as the rainiest month, and July was the least rainy for the watershed area. The influence of ENSO events on air temperature occurred in the early years, from 1980 to 2003, and the stronger events had a greater influence on precipitation in the IRW area. The 2015/16 El Niño may have had a more pronounced effect on the rainfall behavior at the Fazenda Abadia and Sossego stations. In the Salobo station (forest area), there was a delay in precipitation curves related to the occurrence of ENSO events, which may be associated with temporal variations in the dynamics of soil-vegetation-atmosphere interactions

Avaliação e aplicação de dados de sensores remotos no estudo de ambientes costeiros tropicais úmidos, Bragança, norte do Brasil

The study site is situated in the Cretaceous Bragança-Viseu coastal basin. The holocenic evolution of this area is marked by muddy progradation over a submerging coast, where is developed one of the most mangrove system of the world, with almost 6,000 km2. This research has showed that orbital remote sensing data can provide excellent geologic and coastal land use information. The SAR RADARSAT-1 imageries represent a powerful tool to understand the coastal processes in the wet tropical environments, mainly in the mangrove coasts. This fact is related to microwave radiation can be interpreted for Amazon coastal zone mapping and monitoring, because SAR image constitutes in the unique source of data with all-weather remote sensing capability, in response to difficulty to get optical images in the Amazon, due to all-time cloud cover. Landsat TM imageries are excellent data sources to integration with RADARSAT-1. They present a good performance in coastal environments discrimination. The remote sensing data integration allow a synoptic view of the area and provide geobotanic (relation between coastal environment and vegetation) and multitemporal information. In addition to integrated data, geographic information system (GIS) combines different data sets and simultaneously interprets the spatial and temporal relationship between various coastal environments. This way, GIS allows for a more comprehensive, accurate and easier interpretation of a geomorphologic mapping under an organizational philosophy to control data towards use the information to coastal zone management. The application of remote sensing data in the tropical coastal studies was used in different approaches. In relation to spatial and temporal variability of the shoreline, this study has revealed that during the Holocene, the coastal plain is marked by a muddy progradation. However, from the analysis of the remote sensing images were possible investigate the shoreline variability under long (1972-1998) and short (1985-1988, 1988-1990, 1990-1991) term, which is characterized by shoreline retreat, probably due to climatic changes, such as El-Niño and La-Niña events. These climatic events control the rainfall along the coastal zone, where severe erosional period (1985- 1988) are coupled with high precipitation rate (> 4,000 mm/yr.). From the point of view of the spatial analysis of the coastal changes, the mangroves constitutes one of the most environments to be analyzed by remote sensing images, as in the electro-optical spectrum due to their high reflectance in the infrared, as in the microwave due to their rough surface responsible for high backscattering. Therefore, mangroves have showed to be an excellent geologic indicator to detect and to quantify short and long-term morphological coastal changes. To conclude, remote sensing data integration, GIS and auxiliary fieldwork data present a fundamental role to the integrated coastal zone management, environmental risk assessment, local characterization of the study sites, base maps upgrading and information dissemination for public consultation, which are all significant factors in this decision-making process.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDados de sensores remotos orbitais foram avaliados e aplicados ao estudo de ambientes costeiros tropicais úmidos na Amazônia brasileira (Planície Costeira de Bragança, no nordeste do Pará) como parte do programa GLOBESAR-2, cujos objetivos eram construir e consolidar a capacitação de recursos humanos, bem como avaliar o potencial e a aplicabilidade do radar de abertura sintética SAR RADARSAT-1 na América Latina. A área em estudo está inserida no contexto geológico da bacia costeira de Bragança- Viseu. A evolução holocênica desta área é marcada por progradação lamosa em uma costa de submersão, onde se desenvolveu um dos maiores sistemas de manguezal do planeta, com aproximadamente 6.000 km2. Este trabalho tem demonstrado que dados orbitais de sensores remotos podem fornecer excelentes informações geológicas e de uso das áreas costeiras. Imagens do RADARSAT-1 representam uma ferramenta poderosa para o estudo de ambientes costeiros tropicais úmidos, principalmente em costas de manguezal. Este fato está relacionado à radiação nas microondas poder ser interpretada para o mapeamento e monitoramento da zona costeira amazônica, pois imagens SAR constituem a única fonte de dados com capacidade de percepção remota em todas as condições de tempo, em resposta a dificuldade de se obter imagens no espectro óptico na Amazônia, devido a permanente cobertura de nuvens. Imagens do sensor TM do satélite Landsat são excelentes dados para integração com o SAR RADARSAT, apresentando excelente performance na discriminação dos ambientes costeiros. Esta integração propiciou uma visão sinóptica da área, fornecendo informações geobotânicas (relação entre o ambiente costeiro e a vegetação sobrejacente) e de variações multitemporais. Adicionando os dados integrados a um sistema de informação geográfica foi possível ainda analisar simultaneamente as relações espaciais e temporais entre os vários ambientes costeiros, tornando a interpretação geológica mais compreensível, acessível, rápida e precisa dentro de uma filosofia organizacional para controle dos dados e posterior uso desta informação no gerenciamento da zona costeira. As aplicações dos dados de sensores remotos no estudo de ambientes costeiros tropicais foram utilizadas em diversas abordagens. Em relação ao estudo da variabilidade na posição da linha de costa ao longo da Planície Costeira de Bragança, este estudo tem revelado que durante o Holoceno (últimos 5.200 anos) a planície é marcada por uma progradação lamosa da linha de costa. Entretanto, a partir da análise de imagens de sensores remoto, foi possível investigar a variabilidade da linha de costa em escalas de longo (72-98) e curto período (85 a 88, 88 a 90, 90 a 91), cujas variações morfológicas são caracterizadas por um recuo da linha de costa, provavelmente devido à variações climáticas, tais como El-Niño e La-Niña, que controlam a precipitação ao longo da zona costeira, onde os períodos de erosão mais severos (85-88) são acompanhados de elevadas taxas de precipitação (>4.000 mm/ano). Do ponto de vista da análise espacial de ambientes costeiros, os manguezais constituem um dos melhores ambientes para análise a partir de sensores remotos, tanto no espectro eletroóptico devido sua alta reflectância no infravermelho próximo, quanto nas microondas devido sua textura rugosa. Portanto, os manguezais tem mostrado ser um excelente indicador geológico para detecção e quantificação das variações morfológicas de curto e longo período. Por fim, a integração de sensores remotos com GIS e dados de campo apresenta um papel fundamental para o gerenciamento integrado de zonas costeiras, avaliação de risco ambiental, caracterização local, mapas bases e geração de mapas temáticos e disseminação da informação de domínio público, que são fatores significantes no processo de tomada de decisão. Orbital remote sensing data were used to evaluate its applications in the study of wet tropical coastal environments in the Brazilian Amazon (Bragança coastal plain, in the northeastern of the State of Pará). This work was developed as part of the GlobeSAR-2 Program, whose the objectives were build and consolidate the formation of human resources, as well as evaluate the potential and the applicability of the synthetic aperture radar (SAR) RADARSAT-1 in the Latin America

Use of synthetic aperture radar for recognition of Coastal Geomorphological Features, land-use assessment and shoreline changes in Bragança coast, Pará, Northern Brazil

Synthetic Aperture Radar (SAR) images are being used more extensively than ever before for geoscience applications in the moist tropics. In this investigation, a RADARSAT1-1 C-HH SAR image acquired in 1998 was used for coastal mapping and land-cover assessment in the Bragança area, in the northern Brazil. The airborne GEMS 1000 X-HH radar image acquired in 1972 during the RADAM Project was also used for evaluating coastal changes occurring over the last three decades. The research has confirmed the usefulness of RADARSAT-1 image for geomorphological mapping and land-cover assessment, particularly in macrotidal mangrove coasts. It was possible to map mangroves, salt marshes, chenier sand ridges, dunes, barrier-beach ridges, shallow water morphologies and different forms of land-use. Furthermore, a new method to estimate shoreline changes based on the superimposition of vectors extracted from both sources of SAR data has indicated that the shoreline has been subjected to severe coastal erosion responsible for retreat of 32 km2 and accretion of 20 km2, resulting in a mangrove land loss of almost 12 km2. In an application perspective, orbital and airborne SAR data proved to be a fundamental source of information for both geomorphological mapping and monitoring coastal changes in moist tropical environments.  Imagens de radar de abertura sintética (SAR) vem sendo bem mais utilizadas do que antes nas aplicações de geociências em regiões tropicais úmidas. Nesta investigação, uma imagem RADARSAT-1, na banda C, polarização HH adquirida em 1998 foi usada para o mapeamento costeiro e avaliação da cobertura da terra na área de Bragança, norte do Brasil. Imagem do radar aerotransportado GEMS-1000, na banda X, polarização HH, adquirida em 1972 durante o projeto RADAM foi também utilizada para avaliar as variações costeiras ocorridas nas últimas três décadas. A pesquisa tem confirmado a utilidade da imagem RADARSAT-1 para o mapeamento geomorfológico e avaliação da cobertura da terra, particularmente em costas de manguezal de macromaré. Além disso, um novo método para estimar as variações da linha de costa baseado na superposição de vetores extraídos de diferentes imagens SAR, com alta acurácia geométrica, tem mostrado que a planície costeira de Bragança tem estado sujeita a severa erosão responsável pelo recuo de aproximadamente 32 km2 e acreção de 20 km2, resultando em uma perda de área de manguezal de aproximadamente 12 km2. Como perspectiva de aplicação, dados SAR orbitais e aerotransportados provaram ser uma importante fonte de informação tanto para o mapeamento geomorfológico, quando para o monitoramento de modificações costeiras em ambientes tropicais úmidos