Porto Verde

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Dinâmicas de Ocupação do Solo e Cobertura Vegetal na Cidade do Porto (1947–2025)

21 March 2026 · porto sentinel-2 landsat ndvi gee vegetação animação deteção remota ortofoto 1947

Dinâmicas de Ocupação do Solo e Cobertura Vegetal na Cidade do Porto (1947–2025): Uma Análise Quantitativa Baseada em Deteção Remota

1. Introdução

O espaço verde urbano desempenha um papel ecológico e social insubstituível, fornecendo serviços de ecossistema vitais — desde a mitigação do efeito de ilha de calor até à promoção da saúde pública, regulação hidrológica e manutenção da biodiversidade (Graça et al., 2018). Contudo, nas últimas décadas, a cidade do Porto tem sido palco de uma intensa transformação territorial, com a progressiva conversão de solos permeáveis em superfícies impermeabilizadas.

Lopes et al. (2025) demonstraram recentemente que 32,6% do território municipal se encontra em zonas de elevado risco térmico, com a intensidade da ilha de calor urbana (UHI) particularmente pronunciada durante as noites de verão — um fenómeno agravado pela escassez de infraestrutura verde, sobretudo em áreas socioeconomicamente desfavorecidas. A quantificação rigorosa da evolução da cobertura vegetal torna-se, assim, não apenas um exercício académico mas um instrumento de planeamento urbano com implicações diretas na saúde pública e na resiliência climática.

Utilizando fotografia aérea histórica e imagens de satélite processadas em Google Earth Engine, este trabalho analisa a evolução quantitativa e espacial da vegetação no município do Porto ao longo de quase 80 anos. Através da conjugação de um ortofotomapa aéreo de 1947 (0,49 m/pixel), dados multitemporais de média resolução (Landsat a 30 m) e de alta resolução (Sentinel-2 a 10 m), avalia-se o ritmo da expansão do edificado à custa dos espaços verdes, o balanço líquido de perdas e ganhos, e a tipologia da vegetação afetada. Os resultados dialogam diretamente com a literatura existente, atualizando e validando os padrões documentados por Guilherme et al. (2022) e Madureira et al. (2011) através de deteção remota espectral e temporal.

2. Enquadramento e Revisão da Literatura

A evolução da estrutura verde do Porto tem sido documentada por diversos autores, que evidenciam um padrão histórico de declínio das áreas permeáveis e de forte densificação urbana. Madureira et al. (2011) demonstraram que, no final do século XIX (1892), cerca de 75% da superfície do concelho era ocupada por coberto verde — predominantemente agrícola e florestal. Em 2000, esse valor havia decaído para aproximadamente 30%, uma transformação impulsionada por uma redução de 92% na tipologia de verde agrícola e de 52% no verde arborizado. Os mesmos autores descrevem o processo de planeamento ao longo do século XX como “uma oportunidade perdida” para a manutenção de uma estrutura verde contínua e multifuncional, resultando numa paisagem altamente fragmentada de manchas pequenas e isoladas (Madureira & Andresen, 2014).

Estudos mais recentes e de elevada granularidade espacial confirmam esta trajetória. Guilherme et al. (2022), numa análise baseada em fotografia aérea e classificação supervisionada, demonstraram que a superfície de Elementos Construídos Artificiais (ABE) no Porto duplicou de 31% em 1947 para 62% em 2019. A análise da época de 1947 — tanto nesse estudo como no presente trabalho — assenta nos ortofotomapas históricos georreferenciados e ortorrectificados por Gonçalves, Pinhal & Lino (s.d.) a partir das 24 fotografias aéreas do voo SPLAL de 1947, disponibilizados online pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. A perda de vegetação foi, no entanto, fortemente assimétrica em termos tipológicos: a cobertura arbórea e arbustiva (TRS) manteve-se surpreendentemente estável e resiliente, variando apenas entre 22% e 25% ao longo de sete décadas, ao passo que a vegetação herbácea e os solos agrícolas (HER) colapsaram de 40% para cerca de 10%.

Esta discrepância reflete-se geograficamente: a zona norte da cidade experienciou uma rápida expansão urbana à custa de solos agrícolas; a zona ocidental fragmentou-se mas manteve grandes manchas arbóreas em jardins privados e parques públicos; e a zona oriental viu o seu uso agrícola parcialmente substituído por vegetação arbustiva espontânea e novos loteamentos. Trabalhos subsequentes do mesmo grupo (Guilherme et al., 2024a; 2024b) demonstraram que as manchas de vegetação mais antigas albergam maior riqueza específica, e que aves, répteis e anfíbios respondem positivamente à continuidade temporal do coberto vegetal — reforçando a importância ecológica não apenas da extensão, mas da permanência da vegetação urbana.

Do ponto de vista da expansão urbanística, o crescimento não tem sido constante, caracterizando-se por fases de expansão periférica e subsequente densificação e preenchimento de vazios urbanos. Quental (2010) quantificou a expansão urbana do município em 276 hectares na década de 1990–2000 e em 169 hectares no período de 2000–2006, apontando para um abrandamento do consumo de novos solos na viragem do milénio.

Quanto aos serviços de ecossistema prestados pela infraestrutura verde remanescente, Graça et al. (2018) mapearam 95 espaços verdes urbanos de acesso público (79 parques/jardins e 16 jardins de praça), documentando os seus contributos para a purificação do ar, regulação térmica, redução de ruído, sequestro de carbono e infiltração de águas pluviais. A matriz atual de espaços verdes públicos totaliza aproximadamente 424 hectares — um rácio de 18,3 m² por habitante, valor superior ao mínimo recomendado pela OMS (9 m²/hab.), embora a sua distribuição espacial continue a ser geograficamente desigual no contexto da “cidade dos 15 minutos”.

3. Animação: 37 anos de crescimento urbano

A animação mostra a evolução bienal do Porto entre 1987 e 2024, com dados interpolados a partir das cinco épocas de classificação Landsat. Cada cor representa uma era de construção diferente — do castanho escuro (pré-1990) ao magenta (2023–24) — enquanto o verde recua progressivamente.

4. Metodologia

Para garantir rigor na avaliação de uma série temporal de quase 80 anos e contornar os desafios inerentes à variabilidade de sensores e fontes, a metodologia foi estruturada em três abordagens complementares.

4.1. Classificação do Ortofoto Aéreo de 1947 (0,49 m)

A análise do período pré-satélite baseou-se nos ortofotomapas históricos georreferenciados e ortorrectificados por Gonçalves, Pinhal & Lino (s.d.) a partir das 24 fotografias aéreas do voo SPLAL de 1947, servidos via WMS pelo CIIMAR/FCUP. O ortofoto, em escala de cinzentos, foi processado por tiles de 1 km × 1 km a 2048 × 2048 pixels (resolução efetiva de 0,49 m/pixel), cobrindo toda a área do município com uma grelha de 18 × 9 tiles.

A classificação em duas classes — vegetação e edificado — utilizou um modelo Random Forest (100 árvores) treinado sobre quatro features de textura local extraídas de cada pixel: intensidade média, média local (janela), desvio-padrão local e gradiente. Os pontos de treino foram selecionados manualmente a partir de coordenadas fornecidas pelo utilizador, abrangendo 13 amostras de vegetação e 5 de edificado em zonas diversas do município. A máscara do limite municipal foi obtida via GEE (CAOP 2025), e fragmentos classificados inferiores a um limiar mínimo de pixels foram removidos por filtragem morfológica.

Após a classificação inicial, um segundo pipeline de limpeza cruzou os resultados com camadas independentes — a vegetação Landsat de 1985, as árvores e solo Sentinel-2 actuais — para remover falsos positivos de edificado em zonas comprovadamente verdes. Um filtro de maioria (15 × 15 pixels) suavizou o ruído residual. A máscara do rio Douro foi excluída (transparente) para não contaminar as estatísticas.

4.2. Análise Histórica (1985–2024) com Landsat (30 m)

A comparação direta entre os sensores Thematic Mapper (TM, Landsat 5) e Operational Land Imager (OLI, Landsat 8/9) requer correção radiométrica, visto que as diferentes respostas espectrais inflacionam sistematicamente o NDVI no Landsat 8. Para mitigar este enviesamento, aplicou-se um duplo nível de harmonização:

  1. Transformação linear das bandas Red e NIR através dos coeficientes de Roy et al. (2016), convertendo as reflectâncias OLI para o espaço espectral do TM.
  2. Normalização por Alvos Pseudo-Invariantes (PIF), utilizando 6 pontos de calibração empiricamente estáveis ao longo de 40 anos:
    • Água (Douro e Oceano Atlântico) — NDVI ≈ 0
    • Solo nu — NDVI intermédio
    • Manchas florestais maduras (Serralves e Parque da Cidade) — NDVI elevado

Para cada época, extraiu-se o NDVI nestes pontos de referência e calculou-se uma regressão linear que alinha os valores com a época de referência (1985–90), corrigindo simultaneamente diferenças de sensor, atmosfera e calibração. A vegetação foi classificada com um limiar de NDVI ≥ 0,25 aplicado à mediana de verão (Junho–Setembro), agregando entre 54 e 70 cenas por época.

4.3. Análise Detalhada (2016–2025) com Sentinel-2 (10 m)

A classificação granular exigiu a separação entre estrato arbóreo e estrato herbáceo/solo — um problema clássico em deteção remota a 10 metros de resolução. O algoritmo explorou as assinaturas sazonais divergentes destas tipologias: enquanto as árvores mantêm NDVI elevado (> 0,7) no final de Maio/início de Junho, o estrato herbáceo (frequentemente não regado ou cortado) apresenta uma quebra acentuada no sinal (NDVI < 0,3).

Regras de classificação:

Árvores:
  NDVI verão (mediana Mai–Out) ≥ 0,5
  NDVI primavera (percentil 15, Mai–Jun) ≥ 0,7   [relva seca, árvores com folha]
  NDVI mínimo (percentil 10, anual) ≥ 0,3         [tolerante para caducifólias]
  NIR/Green ≥ 4                                    [filtra relva regada]
  B3 < 600, ou B3 < 800 se NDVI_min ≥ 0,5         [árvores claras com NDVI estável]

Verde urbano (árvores mistas, ruas arborizadas):
  NDVI verão ≥ 0,5
  NDVI primavera ≥ 0,5
  NDVI mínimo ≥ 0,2
  B3 < 600, ou B3 < 800 se NDVI_min ≥ 0,5

Edificado:
  (NDVI < 0,2 E NDBI ≥ −0,1) OU desempate ESA WorldCover

Solo/Relva: tudo o resto

O pipeline incluiu a análise de 81 cenas Sentinel-2, validação de separabilidade via clustering K-means (k=2 a 10) nas bandas Red Edge, e filtragem do edificado conjugando o NDBI (Índice de Diferença Normalizada do Edificado) com a máscara ESA WorldCover 2021. A análise temporal revelou que o melhor discriminador é o NDVI de final de Maio/início de Junho — nessa janela, árvores mantêm NDVI > 0,7 enquanto a relva cai para < 0,3. A validação cruzada com o ESA WorldCover 2021 atingiu uma precisão de 90,4% na identificação de árvores.

5. Resultados e Discussão

5.1. O Ponto de Partida: Porto em 1947

A classificação do ortofoto aéreo de 1947 revela um município ainda predominantemente verde: 59,7% de vegetação (2 473 ha) contra 40,3% de edificado (1 669 ha). Este resultado é coerente com a ordem de grandeza de Guilherme et al. (2022), que estimaram 31% de elementos construídos artificiais (ABE) em 1947. A diferença (40% vs. 31%) reflecte divergências metodológicas expectáveis: a classificação Random Forest sobre textura em escala de cinzentos tende a classificar como edificado certas superfícies minerais (caminhos de terra batida, muros de propriedades agrícolas, afloramentos) que na fotointerpretação manual de Guilherme et al. foram integradas nas categorias permeáveis. A classificação por textura não dispõe de informação espectral multibanda, o que limita a capacidade de distinguir solo mineral de superfícies construídas — um viés conservador que sobrestima ligeiramente o edificado.

Independentemente desta diferença metodológica, ambas as estimativas convergem no essencial: em 1947, a maioria do território municipal era permeável e vegetado, com uma vasta matriz de quintas, hortas e terrenos agrícolas que se estendiam pelas freguesias periféricas de Paranhos, Ramalde e Campanhã. A cidade densa restringia-se ao centro histórico e aos eixos de expansão oitocentista.

5.2. Evolução Histórica e Ritmos de Perda (1947–2024)

Conjugando o ortofoto de 1947 com a série Landsat, obtém-se uma trajectória de quase oito décadas. A cobertura vegetal caiu de 59,7% em 1947 para 45,0% no final dos anos 1980 e para 30,0% em 2024. Em termos relativos, o município perdeu metade da sua matriz verde entre 1947 e o presente — uma transformação consistente com a duplicação da superfície artificial documentada por Guilherme et al. (2022), de 31% em 1947 para 62% em 2019.

A maior parte desta perda ocorreu nas décadas de 1950 a 1980, antes da era dos satélites: entre 1947 e 1985, a cobertura vegetal recuou de 59,7% para 45,0%, uma contracção de quase 15 pontos percentuais num período de forte crescimento demográfico e expansão industrial no Porto.

Época Fonte % verde do município
1947 Ortofoto SPLAL (RF) 59,7%
1985–90 Landsat 5 (NDVI) 45,0%
1995–00 Landsat 5 (NDVI) 35,6%
2001–05 Landsat 5 (NDVI) 30,0%
2016–17 Landsat 8 (NDVI) 31,4%
2023–24 Landsat 8 (NDVI) 30,0%

Nota metodológica: O valor de 1947 deriva de classificação por textura em escala de cinzentos (duas classes: vegetação/edificado), enquanto a série Landsat utiliza um limiar espectral (NDVI ≥ 0,25). As duas abordagens não são comparáveis pixel a pixel, mas a convergência com os dados publicados por Guilherme et al. (2022) e Madureira et al. (2011) — que apontam para ~70–75% de coberto verde no final do séc. XIX e ~38% em 2019 — reforça a robustez da tendência de longo prazo.

A série Landsat permite quantificar as dinâmicas com maior detalhe. A análise longitudinal revela que a cidade passou de 5 352 ha de vegetação (NDVI ≥ 0,25) no final da década de 1980 para 3 567 ha em 2024 — uma perda líquida de 1 785 hectares neste período. O balanço bruto entre 1987 e 2024 quantifica-se em 2 266 hectares de vegetação destruída contra 481 hectares de vegetação ganha. A dinâmica desta perda balizou-se em três fases cronológicas distintas:

Fase I — 1987–2003: Expansão Acelerada

Perda de 1 780 hectares a uma taxa de 111 ha/ano. Este período reflete o pico da expansão urbana sobre as antigas periferias agrícolas do concelho — Paranhos, Ramalde e Campanhã. Estes dados corroboram as estatísticas de Quental (2010), que identificou a década de 1990 como o período de maior e mais intenso crescimento do edificado no Porto (276 ha de nova expansão urbana).

Fase II — 2003–2016: Estabilização e Recuperação

Observou-se uma ténue recuperação (+160 ha, +12 ha/ano). Este abrandamento espelha a confluência de múltiplos fatores: a exaustão dos solos limpos disponíveis para urbanização; a crise económica do setor imobiliário (2008–2013); a maturação de novas infraestruturas verdes públicas construídas no fim dos anos 90; e a colonização espontânea de terrenos agrícolas abandonados por vegetação arbustiva — fenómeno também documentado na zona oriental da cidade por Guilherme et al. (2022). Relaciona-se igualmente com os ritmos decrescentes de expansão bruta medidos por Quental para o início dos anos 2000 (redução de 276 ha para 169 ha de nova urbanização).

Fase III — 2017–2024: Nova Pressão Urbana e Densificação

A cidade regressa a uma trajetória de perda acelerada (−165 ha em 8 anos), refletindo a retoma do mercado imobiliário e o boom turístico pós-2015. O padrão de crescimento alterou-se qualitativamente: já não se trata de expansão centrífuga sobre periferias rurais, mas de densificação e preenchimento de vazios intraurbanos — o que explica a dispersão espacial das novas construções por todo o tecido urbano existente.

Evolução bienal interpolada

Ano Vegetação (ha) % do município Variação vs 1987
1987 5 352 45,0% —
1991 4 907 41,3% −445 ha
1997 4 240 35,6% −1 112 ha
2003 3 572 30,0% −1 780 ha
2009 3 646 30,7% −1 706 ha
2016 3 732 31,4% −1 620 ha
2024 3 567 30,0% −1 785 ha

5.3. Padrões Espaciais de Transformação

A distribuição geográfica da perda de vegetação confirma a evolução assimétrica documentada na literatura:

5.4. Análise Granular e Tipológica (2016–2025)

A dissecação da última década com recurso ao Sentinel-2 (10 m) introduz uma camada analítica crítica, permitindo distinguir entre cobertura arbórea e herbácea.

Classe 2016–17 (ha) 2024–25 (ha) Mudança %
Árvores 1 254 1 229 −25 ha −2,0%
Solo/Relva 2 298 2 005 −293 ha −12,7%
Edificado 5 395 5 714 +319 ha +5,9%

Entre 2016 e 2025, a cidade perdeu 25 hectares de cobertura arbórea (−2,0%) mas 293 hectares de cobertura herbácea e solos permeáveis (−12,7%). Concomitantemente, o edificado cresceu 319 hectares (+5,9%).

Transições de uso do solo

Transição Área (ha)
Árvores → Edificado 49
Árvores → Solo 126
Solo → Edificado 221
Solo → Árvores 127

Da análise de transições, sobressai que a força motriz do crescimento urbano atual é a conversão de solo/relva em edificado (221 ha), enquanto a conversão direta de áreas florestadas em edificado se limitou a 49 ha. Estes resultados empíricos validam a tese central de Guilherme et al. (2022): perante a urbanização, a cobertura arbórea (TRS) tende a ser preservada — protegida por dinâmicas de planeamento, parques públicos e propriedades privadas — enquanto as áreas herbáceas e agrícolas (HER) são sumariamente suprimidas pelo avanço da impermeabilização.

Nota positiva: o algoritmo detetou 127 hectares de solo/relva que transitaram para a classe arbórea, indicando esforços recentes de arborização — potencialmente associados ao programa FUN Porto (Florestas Urbanas Nativas), que distribuiu cerca de 10 000 árvores a residentes desde 2016 — e o crescimento natural do dossel das copas. Este ganho compensa parcialmente as perdas ecológicas estruturais, embora a substituição funcional de solo permeável por copa arbórea não seja equivalente em termos de serviços hidrológicos.

6. Conclusões

A integração de fotografia aérea histórica (1947) com dados de satélite de média e alta resolução espacial permite afirmar, com elevada precisão quantitativa, que o Porto perdeu metade da sua matriz verde ao longo de quase 80 anos — de 59,7% de cobertura vegetal em 1947 para 30,0% em 2024. Só no período coberto pela série Landsat (1985–2024), a perda líquida foi de 1 785 hectares. O trabalho demonstra que esta perda foi de natureza fortemente tipológica: vitimou sobretudo os solos outrora agrícolas e prados abertos (cobertura herbácea), enquanto a estrutura arbórea manteve uma resiliência notável perante a pressão urbanística — um padrão consistente ao longo de múltiplas escalas temporais e espaciais, e convergente com as conclusões independentes de Guilherme et al. (2022) baseadas em fotointerpretação.

A classificação do ortofoto de 1947 revela ainda que a maior contracção percentual ocorreu nas décadas pré-satélite (1947–1985), período de forte crescimento demográfico e expansão industrial que reduziu a cobertura verde de ~60% para ~45%. Este dado sublinha a importância de fontes históricas pré-Landsat para uma compreensão completa da trajectória urbana.

Ao melhorar a metodologia de calibração espectral multitemporal (PIF), a filtragem fenológica sazonal e a extensão da série temporal a 1947, esta análise oferece um diagnóstico reprodutível e atualizado. A ausência de estudos publicados que combinem a classificação quantitativa de ortofotomapas aéreos históricos com a série temporal NDVI Landsat para o Porto confere originalidade a este contributo.

Os resultados acarretam implicações diretas para o planeamento urbano. Dado que 32,6% do município se encontra em zonas de elevado risco térmico (Lopes et al., 2025), e que a perda de vegetação se concentra nos solos permeáveis herbáceos — fundamentais para a regulação hidrológica e a mitigação do escoamento superficial —, torna-se imperativo que as futuras políticas urbanísticas foquem não apenas na proteção do estrato arbóreo, mas também na fixação e permeabilidade dos últimos redutos de solo e cobertura herbácea. A resiliência da cobertura arbórea, embora encorajadora, não deve obscurecer o colapso silencioso dos solos permeáveis — o substrato ecológico que sustenta a capacidade de infiltração, a recarga de aquíferos e a regulação microclimática à escala do bairro.

7. Referências

Mapas interativos

Código

Todo o pipeline está disponível no repositório:

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