Assessing the effectiveness of remotely piloted aircraft to map exposed soil in urban mangroves
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Keywords

Sensoriamento remoto
Ecossistemas costeiros
Degradação ambiental
Imagens suborbitais
Drone

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PAZ, O. L. de S. da; VIKOU, S. V. de P.; PILATTI, D. M.; PAULA, E. V. de; OLIVEIRA, M. de. Assessing the effectiveness of remotely piloted aircraft to map exposed soil in urban mangroves. Sociedade & Natureza, [S. l.], v. 33, 2021. DOI: 10.14393/SN-v33-2021-59586. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/sociedadenatureza/article/view/59586. Acesso em: 23 nov. 2024.

Abstract

Although mangroves are ecologically important coastal ecosystems and laws are in place to ensure their protection, anthropogenic activities continue to cause the degradation and/or suppression of mangrove vegetation. Traditional methods to measure and monitor this process, including the use of medium spatial resolution orbital images, are unsuitable for fine-scale environmental degradation and recovery analyses, including the measurement of degraded areas in and around mangroves. Thus, this study aims to analyze the effectiveness of using images from remotely piloted aircraft (RPA) in the mapping of exposed soil areas in mangroves. Imaging with RPA was performed in 22 urban mangroves in Paranaguá, Paraná State, Brazil. Orthomosaics were generated from the collected data and submitted to supervised classification. We then calculated global accuracy and Kappa indices and commission and omission errors. Based on data from the RPA images, the identification of areas of exposed soil on the margins and interior of mangroves was effective since the global accuracy index was higher than 96% for all classified orthomosaics and the Kappa index was above 0.95, indicating excellent classification. The mapping shows different concentrations of exposed soil areas in the analyzed mangroves, enabling us to identify three regional patterns of vegetation degradation. The results can inform municipal planning, including revisions to the Integrated Development Master Plan, Basic Sanitation Plan, and Land Regularization Plan. This information may also be used in studies on the recovery and monitoring of mangrove vegetation.

https://doi.org/10.14393/SN-v33-2021-59586
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References

AMARAL, F. G., CRUZ, C. B. M., DA CRUZ, C. L. Z., VIEGAS, V. S., DA SILVA, C. B., & BASTOS, R. M. C. Ecologia da Paisagem e o Sensoriamento Remoto na investigação da dinâmica da Paisagem. In: ENANPEGE - Encontro Nacional da ANPEGE, XIII, São Paulo, 2019.

BRANDÃO, I. M.; GUIMARÃES, A. S.; TRAVASSOS, P. E. P. Ecologia de paisagem: uma análise multi-temporal dos manguezais urbanos do complexo de salgadinho, Olinda-PE. Anais... XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil, INPE, p.25-30. 2009.

BRASIL. Lei n° 12.651, de 25 de maio de 2012. Diário Oficial da União, 2012. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2011-2014/2012/lei/l12651.htm>. Acesso em: 12 ago. 2020.

CANEPARO, S. C. Manguezais de Paranaguá: uma análise da dinâmica espacial da ocupação antrópica - 1952-1996. 1999. 289 p. Tese (Doutorado em Geografia) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1999.

CANEPARO, S. C. ANÁLISE DA DINÂMICA ESPACIAL DA OCUPAÇÃO ANTRÓPICA EM PARANAGUÁ/PR (1952-1996), ATRAVÉS DO USO DE SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS. Raega. v. 4, p. 111-130, 2000. http://dx.doi.org/10.5380/raega.v4i0

CAO, J.; LENG, W.; LIU, K.; LIU, L.; HE, Z.; ZHU, Y. Object-based mangrove species classification using unmanned aerial vehicle hyperspectral images and digital surface models. Remote Sensing, v. 10, n. 1, p. 89, 2018. https://doi.org/10.3390/rs10010089

CELERI, M. J.; MENDES, L. E. T.; DE FIGUEIREDO LIMA, R. M. B.; DA ROCHA VASCONCELOS, T. A cidade, o mangue e os resíduos sólidos: estudo de caso do Manguezal Vinhais, São Luís–MA. Geografia em Atos (Online), v. 3, n. 10, p. 163–186, 2019. https://doi.org/10.35416/geoatos.v3i10.5710

DAYALATHA, W. K. V; ALI, S. K. M. The Use of Mangroves as a Source of Fire Wood: A Socio-Economic Study on Selected Mangroves in Southern Sri Lanka. Journal of Social Sciences and Humanities Review, v. 3, n. 3, p. 175-193 2018. http://doi.org/10.4038/jsshr.v3i3.14

DSG, - DIRETORIA DO SERVIÇO GEOGRÁFICO. Especificação técnica para a aquisição de dados geoespaciais vetoriais (ET-ADGV). Ministério da Defesa, Exército Brasileiro, Departamento de Ciência e Tecnologia. Brasília-DF, 2a edição, v. 2, 2016. Disponível em: <http://www.geoportal.eb.mil.br/portal/index.php/inde2?id=140>. Acesso em: 13 ago. 2020.

DUGAN, P. J. Conservación de Humedales: un análisis de temas de actualidad y acciones necesarias. 1ª ed. Gland: IUCN, 1992.

FERNANDES, R. T. V.; DE OLIVEIRA, J. F.; DE OLIVEIRA, J. C. D.; FERNANDES, R. T. V.; NASCIMENTO, L.; PINTO, A. R. M.; NOVAES, J. L. C. Impacto da carcinicultura no manguezal do rio das Conchas, Porto do Mangue, Rio Grande do Norte. Revista Sociedade & Natureza, v. 30, n. 3, p. 64–84, 2018. https://doi.org/10.14393/SN-v30n3-2018-4

GIRI, C.; OCHIENG, E.; TIESZEN, L. L.; ZHU, Z.; SINGH, A.; LOVELAND, T.; MASEK, J.; DUKE, N. Status and distribution of mangrove forests of the world using earth observation satellite data. Global Ecology and Biogeography, v. 20, n. 1, p. 154–159, 2011. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2010.00584.x

HELD, A.; TICEHURST, C.; LYMBURNER, L.; WILLIAMS, N. High resolution mapping of tropical mangrove ecosystems using hyperspectral and radar remote sensing. International Journal of Remote Sensing, v. 24, n. 13, p. 2739–2759, 2003. https://doi.org/10.1080/0143116031000066323

IAT – Instituto de Água e Terra. Geodados. 2016. Disponível em: <http://www.iat.pr.gov.br>. Acesso: Julho 08, 2021.

JIA, M.; ZHANG, Y.; WANG, Z.; SONG, K.; REN, C. Mapping the distribution of mangrove species in the Core Zone of Mai Po Marshes Nature Reserve, Hong Kong, using hyperspectral data and high-resolution data. International journal of applied earth observation and geoinformation, v. 33, p. 226–231, 2014. https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.06.006

JONES, A. R.; SEGARAN, R. R.; CLARKE, K. D.; WAYCOTT, M.; GOH, W. S. H.; GILLANDERS, B. M. Estimating mangrove tree biomass and carbon content: a comparison of forest inventory techniques and drone imagery. Frontiers in Marine Science, 2020. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00784

KANNIAH, K. D.; SHEIKHI, A.; CRACKNELL, A. P.; GOH, H. C.; TAN, K. P.; HO, C. S.; RASLI, F. N. Satellite images for monitoring mangrove cover changes in a fast growing economic region in southern Peninsular Malaysia. Remote Sensing, v. 7, n. 11, p. 14360–14385, 2015. https://doi.org/10.3390/rs71114360

KENNISH, M. J. Encyclopedia of Estuaries. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, 2016.

KJERFVE, B.; LACERDA, L. D. Mangroves of Brazil. In: LACERDA, L. D. (Ed.). Conservation and sustainable utilization of mangrove forest in Latin America and Africa regions. Okinawa: ITTO/ISME, 1993., p. 272.

KRUMME, U.; GIARRIZZO, T.; PEREIRA, R.; DE JESUS, A. J. S.; SCHAUB, C.; SAINT-PAUL, U. Airborne synthetic-aperture radar (SAR) imaging to help assess impacts of stationary fishing gear on the north Brazilian mangrove coast. ICES Journal of Marine Science, v. 72, n. 3, p. 939–951, 2015. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsu188

KUENZER, C.; BLUEMEL, A.; GEBHARDT, S.; QUOC, T. V.; DECH, S. Remote sensing of mangrove ecosystems: A review. Remote Sensing, v. 3, n. 5, p. 878–928, 2011. https://doi.org/10.3390/rs3050878

LANDIS, J. R.; KOCH, G. G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, v. 33, n. 1, p. 159–174, 1977. https://doi.org/10.2307/2529310

LEAL, E. B.; DA SILVA JÚNIOR, S. L.; BORGES, A. C.; DOS SANTOS LIRA, O. V. Análise do processo de ocupação em área de mangue no bairro de São Miguel, no município de Maracanã/PA. Os Desafios da Geografia Física na Fronteira do Conhecimento, v. 1, p. 6804–6816, 2017.

LIMA, T. B. B.; SILVA, M. R. F.; CARVALHO, R. G. Pesca artesanal, carcinicultura e manguezal: perspectivas da lei 12.651/2012 e o uso de apicuns e salgados em Canguaretama/RN. Sociedade & Natureza, v. 31, p. 1-20, 2019. https://doi.org/10.14393/SN-v31n1-2019-37481

MADI, A. P. L. M., BOEGER, M. R. T., LARCHER, L., PELOZO, A., SERENESKI, C., REISSMANN, C. B., & PADIAL, A. A. Estrutura do componente de regeneração natural e arbóreo de dois manguezais no estado do Paraná. Ciência Florestal, v. 26, n. 1, p. 159-170, 2016. https://doi.org/10.5902/1980509821100

MAIA, R. C.; SILVA, K. N.; BENEVIDES, J. DE A. J.; AMORIM, V. G.; DE SOUSA, R. M. IMPACTOS AMBIENTAIS EM MANGUEZAIS NO CEARÁ: CAUSAS E CONMAIA, R. C. et al. IMPACTOS AMBIENTAIS EM MANGUEZAIS NO CEARÁ: CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS. Conexões-Ciência e Tecnologia, v. 13, n. 5, p. 69–77, 2019. https://doi.org/10.21439/conexoes.v13i5.1797

MALIK, A.; FENSHOLT, R.; MERTZ, O. Economic valuation of mangroves for comparison with commercial aquaculture in South Sulawesi, Indonesia. Forests, v. 6, n. 9, p. 3028–3044, 2015. https://doi.org/10.3390/f6093028

MATIAS, L.; SILVA, M. D. Monitoramento e análise da vegetação de manguezal no litoral sul de Alagoas. Journal of Environmental Analysis and Progress, v. 2, n. 3, p. 312–319, 2017. https://doi.org/10.24221/jeap.2.3.2017.1447.312-319

MILLER, J. E. D.; ZITER, C. D.; KOONTZ, M. J. Fieldwork in landscape ecology. 2020. https://doi.org/10.31219/osf.io/ybg9d

OLIVEIRA, R. G.; TOGNELLA, M. M. P. Processo de colonização do manguezal do Rio Tavares por análise da estrutura de diferentes bosques. Brazilian Journal of Aquatic Science and Technology, v. 18, n. 1, p. 9–18, 2014.

PAZ, O. L. S.; DAL PAI, M. O.; PAULA, E. V. Proposta metodológica para elaboração de base de dados geoespaciais como subsídio a estudos ambientais: aplicação em unidades de conservação do litoral norte do Paraná. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 13, n. 02, p. 613–629, 2020. https://doi.org/10.26848/rbgf.v13.2.p613-629

PELOZO, A. Regeneração natural das espécies arbóreas dos manguezais do Paraná. Dissertação (Mestrado em Botânica) – Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, Paraná, p. 63, 2012.

PERRIER, C. Analysis of the mangrove and chenier dynamics using drone imagery in Demak, Indonesia. Dissertação (Master in Marine Research) - Royal Netherlands Institute for Sea Research, Yerseke, 2019.

PINHEIRO, M. A. A.; TALAMONI, A. C. B. Educação Ambiental sobre Manguezais. São Vicente: UNESP, Instituto de Biociências, Câmpus do Litoral Paulista, 2018.

RUWAIMANA, M.; SATYANARAYANA, B.; OTERO, V.; MUSLIM, A. M. The advantages of using drones over space-borne imagery in the mapping of mangrove forests. PloS one, v. 13, n. 7, 2018. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200288

SALEH, M. A. Assessment of mangrove vegetation on Abu Minqar Island of the Red Sea. Journal of Arid Environments, v. 68, n. 2, p. 331–336, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2006.05.016

SALUM, R. B.; SOUZA-FILHO, P. W. M.; SIMARD, M.; SILVA, C. A.; FERNANDES, M. E. B.; COUGO, M. F.; DO NASCIMENTO JUNIOR, W.; ROGERS, K. Improving mangrove above-ground biomass estimates using LiDAR. Estuarine, Coastal and Shelf Science, p. 106585, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2020.106585

SHAEFER-NOVELLI, Y. Manguezal: Ecossistema entre a terra e o mar.1º ed. São Paulo: Caribbean Ecological Research, 64p. 1995.

SCHAEFFER-NOVELLI, Y.; CINTRÓN-MOLERO, G.; SOARES, M. L. G.; ROSA, T. Brazilian mangroves. Aquatic Ecosystem Health and Management, v. 3, p. 561–570, 2000. https://doi.org/10.1080/14634980008650693

SCHAEFFER-NOVELLI, Y., CINTRÓN, G., CUNHA-LIGNON, M.; COELHO-JR., C. A conceptual hierarchical framework for marine coastal management and conservation: a Janus-like approach. Journal of Coastal Research, Special Issue 42:1-7, 2005.

SCHAEFFER-NOVELLI, Y. Sistema manguezal. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Instituto de Energia e Ambiente, Universidade de São Paulo, São Paulo. 2016.

SEMUR - Secretaria Municipal de Urbanismo de Paranaguá. Ortoimagem da área urbana de Paranaguá. Paranaguá: SEMUR, 2010. Arquivo digital (matricial).

SOSMA – S.O.S. Mata Atlântica. 2021. Disponível em: https://www.sosma.org.br/causas/mata-atlantica/.

VANNUCCI, M. Os manguezais e nós. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2002. 244 p.

WANG, L.; JIA, M.; YIN, D.; TIAN, J. A review of remote sensing for mangrove forests: 1956–2018. Remote Sensing of Environment, v. 231, p. 111223, 2019. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111223

ZIMUDZI, E.; SANDERS, I.; ROLLINGS, N.; OMLIN, C. Segmenting mangrove ecosystems drone images using SLIC superpixels. Geocarto International, v. 34, n. 14, p. 1648–1662, 2019. https://doi.org/10.1080/10106049.2018.1497093

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