Mapeamento de áreas queimadas usando séries temporais normalizadas derivadas de dados NBR-MODIS durante o período 2001-2014 no Parque Nacional das Emas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2015.

O presente trabalho tem como objetivo realizar o mapeamento das ocorrências de queimadas no interior do Parque Nacional das Emas utilizando séries temporais normalizadas NBR-MODIS no período 2001-2014. A metodologia pode ser subdivida nas seguintes etapas: (a) cálculo do índice NBR, (b) tratamento de ruído, (c) normalização das séries temporais NBR-MODIS (nmNBR-MODIS), (d) definição do valor limite para aplicação nas imagens nmNBR-MODIS gerando as máscara dos eventos de fogo, (e) aglutinação dos eventos de fogo em dados anuais, (d) comparação com eventos de fogo anuais obtidos a partir da interpretação visual de imagens LANDSAT e Resourcesat. O filtro Savitzky-Golay foi utilizado para a eliminação dos ruídos e suavização das séries temporais NBR-MODIS. Este filtro foi adequado no mapeamento de queimadas, pois garantiu a preservação de picos negativos nas séries temporais, que normalmente estão associados às ocorrências de fogo. As séries temporais NBR-MODIS foram normalizadas pelo Média (nmNBR-MODIS), possibilitando a definição de um único valor limite para extração de áreas queimadas em diferentes fitofisionomias do Cerrado. A definição do melhor valor limite foi realizada de forma automática, definindo o melhor valor limite a partir dos maiores coeficientes Kappa e Overall em comparação a uma classificação por interpretação visual de imagens LANDSAT e Resourcesat. O valor limite é aplicado para toda a série temporal nmNBR-MODIS gerando uma série temporal de máscaras de áreas queimadas. Os eventos de fogo das séries temporais MODIS foram aglutinados em dados anuais e comparados com uma base de dados provenientes da interpretação visual de imagens LANDSAT e Resourcesat. Os dados obtidos entre as duas técnicas mostraram uma grande similaridade as principais divergências foram as seguintes: (a) superestimava das séries temporais MODIS devido ao mapeamento errôneo de eventos de fogo com áreas úmidas próximas aos cursos d’água que apresentam queda no índice nmNBR-MODIS; e (b) subestimativa da classificação visual devido a falta de dados provenientes da cobertura de nuvens e grandes intervalos sem recobrimento de imagens. O método descrito evidencia um grande potencial para o monitoramento de eventos de fogo no bioma Cerrado. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This paper aims to map the fire occurrences within the Emas National Park using standardized NBR-MODIS time series in the period 2001-2014. The methodology can be divided into the following steps: (a) NBR index calculation; (b) noise treatment; (c) standardization of NBR-MODIS time series (nmNBR-MODIS); (d) definition of the threshold value for burned area detection in nmNBR-MODIS, (e) agglutination of fire events on annual data, (d) comparison with annual fire events obtained from the visual interpretation of Landsat and ResourceSat images. The Savitzky-Golay filter was applied for noise removal and smoothing of NBR-MODIS time series. This filter is suitable for mapping burned as it ensures the preservation of negative peaks in time series, which are normally associated with fire occurrences. The NBR-MODIS time series were normalized by the Mean data (nmNBR-MODIS), enabling the definition of a single threshold value for extraction of burned areas in different vegetation types of the Cerrado. The definition of the best threshold was performed automatically by setting the best value limit from higher Kappa and Overall coefficients compared to a classification by visual interpretation of Landsat and ResourceSat images. The results between the two techniques show great similarity. However, there were some differences: (a) overestimated the nmNBR-MODIS time series due to improper fire event mapping on wetlands near the waterways, which have a decline in the nmNBR- MODIS values; and (b) underestimation of visual classification due to lack of data from the cloud cover and long intervals without images. The described method shows great potential for monitoring of fire events in the Cerrado biome.