Application of vegetation and temperature indices for the study of occupation and land use changes : case study of Curitiba (PR), 1986 to 2002

O objetivo principal do trabalho foi o de criar índices relativos de vegetação e temperatura da superfície, sensíveis a mudanças, que sintetizassem as alterações ocorridas nos padrões da cobertura vegetal e urbanização, em função das transformações evidenciadas no tecido urbano do município de Curitiba (PR). Baseando-se na análise dos resultados obtidos através do cálculo desses índices, procedeu-se a análise conjunta com os dados de população. Portanto, esse processo envolveu o estudo dos padrões de uso do solo, das interações entre as diferentes classes inseridas na paisagem e de como esses padrões e interações mudam ao longo do tempo. Assim sendo, três regiões de Curitiba foram selecionadas por meio da definição de critérios específicos e comparadas em termos de mudanças de padrões e tendências.Imagens Landsat TM e ETM+ foram utilizadas para identificar diferentes padrões de cobertura da terra fornecendo uma classificação do uso do solo. Para isolar as áreas com vegetação das superfícies urbanas construídas, o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) foi utilizado como um indicador da presença de vegetação, a partir do qual o índice de vegetação relativo (NDVI-R) foi criado. Ao mesmo tempo, valores das bandas termais do satélite Landsat (bandas 6) foram extraídos como indicadores das diferenças termais entre usos do solo, servido de base para a proposição de um índice de temperatura relativo (DN-R), que foi comparado com o índice de vegetação relativo (NDVI-R). Um banco de dados identificando as principais características da população de cada região foi construído, servindo de suporte para a análise entre as variáveis, fornecendo cenários da realidade e subseqüentes conflitos causados pelas mudanças na paisagem. Através da aplicação dessas técnicas foi possível verificar a importância do tamanho e distribuição das áreas de vegetação na caracterização das áreas urbanizadas e semi-urbanizadas. Esta abordagem comparativa demonstrou como a paisagem pode ser derivada do imageamento por satélite fornecendo uma representação das mudanças ocorridas na estrutura espacial urbana. Além disso, demonstrou como o rápido crescimento populacional e o desenvolvimento urbano tendem a competir com condições ambientais mais sensíveis, tais como parques e áreas de proteção ambiental. Todo o processo envolveu mudanças na composição, estrutura e função da paisagem, que ocorreu sobre um pano de fundo de manchas naturais remanescentes alteradas pelas transformações da morfologia urbana. A maioria dessas alterações evidencia mudanças no micro clima. Certamente, a análise das distribuições espaciais forneceu novos esclarecimentos sobre a estrutura da paisagem, que poderão ser explorados no planejamento do uso do solo. Esta é uma abordagem que fornece uma nova direção e oportunidade de pesquisa no que se refere a questões ambientais relativas ao processo de tomada de decisão, endereçada a objetivos ambientais com vistas ao desenvolvimento sócio-econômico, especialmente porque ressalta-se o fato de que não apenas os atributos físicos dos elementos da paisagem, mas também suas configurações espaciais são importantes determinantes na dinâmica do uso do soloThe aim of this study was to propose relative vegetation and temperature indices which could reflect the changes occurred in the vegetation cover and urbanization patterns caused by transformations along the city of Curitiba (PR). Based on the results of these analysis it was achieved the analysis of the mainly population characteristics. Thus, it involved the study of land use patterns, the interactions between them within the landscape, and how these patterns and interactions change over the time. Therefore, three areas of Curitiba were selected by specific criteria and were studied and compared in terms of changing patterns and tendencies. Landsat TM and ETM+ images were used to identify different patterns of land cover providing a land use classification. In order to separate vegetated from built-up surfaces, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was used as an indicator of vegetation presence, from of what the relative vegetation index (NDVI-R) was created. At the same time, values from the thermal band (band 6) of Landsat satellite were extracted as an indicator of thermal differences between land uses, based on that a relative temperature index (DN-R) was proposed and compared with the relative vegetation index (NDVI-R). A database was built identifying the main characteristics of population of each area, serving as support for an analysis between variables, providing scenarios for subsequent conflicts caused by landscape changes. By applying these techniques it was possible to verify the importance of the size and distribution of the vegetated areas in characterizing urbanized and semi urbanized areas. This comparative approach has demonstrated how landscape can be derived from satellite imagery providing a representation of changes in the urban spatial structure. Besides, it has showed how the rapid population growth and urban development trends along the city compete with sensitive environmental conditions in areas such as municipal parks and conservation areas. Every process involved changes in landscape composition, structure and function, which occurred on a backdrop of natural remaining patches altered by transformations of urban morphology. Most of these changes shows up micro climate changes. Certainly, the analysis of spatial distributions provided new insights about the landscape structure, which could be exploited in the land use planning. This is an approach that provides a new direction and research opportunity in terms of environmental issues on the agenda of policy makers, addressed towards environmental goals for social-economic development proposals specially because it highlighted the fact that not only the physical attributes of the landscape elements but also their spatial configuration were important determinants of land use dynamic