Comparação entre imagens Aster e Landsat 7 na classificação de níveis de degradação de pastagens utilizando redes neurais artificiais.

O presente estudo teve como objetivo comparar a eficiência dos dados dos sensores Aster e ETM+/Landsat 7 na classificação do uso e cobertura da terra, com ênfase nos níveis de degradação das pastagens na Zona da Mata Mineira, através da utilização de redes neurais artificiais. Foram testadas três composições de uma imagem do sensor Aster e uma do ETM+/Landsat 7, para definição das melhores feições discriminantes para o classificador. As classes de uso e cobertura consideradas foram: floresta, café, área urbana/solo exposto e três níveis de degradação das pastagens (moderado, forte e muito forte). Utilizou-se o simulador de redes neurais Java Neural Network Simulator e o algoritmo empregado foi o back-propagation. Dentre as composições de imagens testadas o melhor resultado foi alcançado com a utilização das 9 bandas do Aster (30m) como variáveis discriminantes, que também permitiu uma melhor discriminação dos níveis de degradação das pastagens considerados. Este resultado é atribuído à melhor resolução espectral desta composição de imagem quando comparada às demais. Dentre as classes consideradas, a pastagem no nível de degradação muito forte foi a que apresentou o maior erro de classificação, em todas as composições, sendo bastante confundida com a pastagem no nível de degradação forte.

Imagens orbitais e termografia infravermelho na avaliação da temperatura de superfície em diferentes usos e cobertura do solo na Floresta Nacional do Tapajós e seu entorno, PA.

A Temperatura da Superfície Terrestre (TST), além de ser uma componente importante no balanço de energia na superfície, modula a temperatura do ar nas camadas mais baixas da atmosfera. O objetivo do presente trabalho foi analisar a variação da temperatura de superfície em Diferentes Usos e Cobertura do Solo na Floresta Nacional do Tapajós e seu Entorno. Utilizou-se sensores ?Thermal Infrared Sensor? dos satélites Ladsat 5 e 8 através dos ?softwares? PCI Geomatica 2015 e o QGis 2.8. Fez-se campanha de campo para obtenção de imagens termogéficas no infravermelho (câmera ThermoVision, modelo A320). Os resultados apontaram maior variabilidade espacial de TST em função da heterogeneidade do uso da terra como a agricultura anual, pecuária extensiva, dentre outros. Os resultados evidenciaram uma amplitude térmica de 13ºC na FNT+ZA. Em área de Floretas, vegetação secundária, pasto, agricultura anual as maiores variações térmicas (TST) chegaram a valores de 25ºC, 26ºC, 35ºC e 33ºC, respectivamente. A amplitude térmica na FNT foi de 5ºC e na Zona de Amortecimento de 20º, indicando perdas na cobertura vegetal, principalmente na porção nordeste da ZA. Nas áreas de proteção legal a variação de TST foi entre 19ºC a 29ºC. Conclui-se que na FLONA Tapajós a manutenção da cobertura florestal reduz as amplitudes térmicas. Por outro lado, as extensas áreas com pastagens e cultivos anuais na porção nordeste da FLONA apresentam as maiores variações espaciais da TST na Zona de Amortecimento que podem comprometer o microclima na FNT+ZA

Álgebra de mapas de atributos de solos para estimativa da aptidão agrícola das terras.

The land suitability evaluation is used to establish land zonings for agriculture activities. Geographic information systems (GIS) are useful for integrating different attributes necessaries to define apt and not apt lands. The present study had as main objective to describe procedures to define land suitability using GIS tools, soils maps and data soils profiles data, emphasizing procedures to define soil atributes. The area studied was the watershed of Córrego Espraiado, Ribeirão Preto-SP, located on the recharging area of the Guarani Aquifer, with approximately 4,130 ha and predominance of sugar cane culture. The database project was developed using the GIS Idrisi 32. The land suitability evaluation was done considering the intensive agricultural production system predominant in the watershed, adjusted for the vulnerability of the areas of recharge and for the methodology of GIS tools. Numerical terrain models (NTM) had been constructed for cation exchange capacity, basis saturation, clay content and silt+clay content using kriging (geostatistical interpolator), and for aluminum saturation using the inverse-square-distance. Boolean operations for handling geographic fields (thematic maps and NTM) to produce information plans are described and a land suitability map obtained by GIS tools is presented, indicating that 85% of watershed lands are apt to annual cultures.

High spatial resolution land use and land cover mapping of the Brazilian Legal Amazon in 2008 using Landsat-5/TM and MODIS data.

Understanding spatial patterns of land use and land cover is essential for studies addressing biodiversity, climate change and environmental modeling as well as for the design and monitoring of land use policies. The aim of this study was to create a detailed map of land use land cover of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon up to 2008. Deforestation data from and uses were mapped with Landsat-5/TM images analysed with techniques, such as linear spectral mixture model, threshold slicing and visual interpretation, aided by temporal information extracted from NDVI MODIS time series. The result is a high spatial resolution of land use and land cover map of the entire Brazilian Legal Amazon for the year 2008 and corresponding calculation of area occupied by different land use classes. The results showed that the four classes of Pasture covered 62% of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon, followed by Secondary Vegetation with 21%. The area occupied by Annual Agriculture covered less than 5% of deforested areas; the remaining areas were distributed among six other land use classes. The maps generated from this project ? called TerraClass - are available at INPE?s web site (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php)

Mapeamento do risco de incêndio na bacia do Alto Paraguai utilizando dados AVHRR-NOAA.

Na Bacia do Alto Paraguai o fogo é muito utilizado para manejo de pastagens, principalmente durante a estação seca. A determinação do risco de incêndio em áreas de vegetação é uma informação importante par auxiliar as práticas de manejo adequado ao uso do fogo. O objetivo deste trabalho foi realizar o mapeamento do risco de incêndio na Bacia do Alto Paraguai utilizando dados AVHRR-NOAA. A análise dos perfis temporais da Banda 1 e do NDVI nos meses de agosto, setembro e outubro de 2004 a 2008, em conjunto com os focos de calor detectados nas imagens NOAA, permitiu caracterizar o decréscimo da umidade da vegetação que proporciona a condição para ocorrência de incêndios. Os resultados mostraram que valores do fator de refletância da Banda 1 maiores que 5% e valores do NDVI menores que 0,40, podem estimar alto grau de risco de incêndio. O mapeamento do risco de incêndio utilizando dados AVHRR-NOAA demonstrou ter forte correlação com os focos de calor detectados nas imagens NOAA. O método mostrou ser viável e pode ser refinado para integrar os sistemas de prevenção de incêndio para alerta de queimadas e para tomadas de decisão para controle do fogo.

Mapeamento preliminar do bioma amazônia integrado ao zoneamento ecológico-econômico do Maranhão.

O Maranhão apresenta grande variabilidade ambiental por estar situado na região de transição entre os biomas Amazônia e Cerrado. A intensificação do uso das terras do Bioma Amazônia no Maranhão tem ocasionado expressiva perda de biodiversidade e diminuição de territórios de populações tradicionais. O zoneamento ecológico-econômico é de fundamental importância para esse cenário, pois é um instrumento que subsidia o planejamento e gerenciamento estratégico fundamentado no sensoriamento remoto, geoprocessamento e nas tecnologias de informação para o desenvolvimento territorial. O estado tem escassez de estudos relacionados ao mapeamento do Bioma Amazônia, apesar de esse estado apresentar importância nacional no sentido ecológico, potencial agrícola e econômico. Nosso objetivo neste trabalho foi fazer o mapeamento preliminar do Bioma Amazônia no Maranhão como subsídio ao zoneamento ecológico-econômico do estado. Foram utilizados dados vetoriais provenientes do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e imagens de satélite disponibilizadas pelo site da United States Geological Survey (USGS). Foi feito o levantamento de dados correspondentes a uso e cobertura das terras, biomas, solos e vegetação, na escala de 1: 250.000, e imagens Landsat 8 tendo como referência o ano de 2015. Os dados vetoriais e as imagens de satélites foram coletados, armazenados, tratados e posteriormente representados em mapas. A partir do mapeamento foi possível analisar as áreas de Bioma Amazônia no estado e definir as áreas de uso e cobertura das terras, biomas, solos e vegetação, contribuindo, assim, para o planejamento e a gestão territorial do Estado do Maranhão.

Field-oriented assessment of agricultural crops through temporal segmentation of modis VI data.

Monitoring agricultural crops constitutes a vital task for the general understanding of land use spatio-temporal dynamics. This paper presents an approach for the enhancement of current crop monitoring capabilities on a regional scale, in order to allow for the analysis of environmental and socio-economic drivers and impacts of agricultural land use. This work discusses the advantages and current limitations of using 250m VI data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) for this purpose, with emphasis in the difficulty of correctly analyzing pixels whose temporal responses are disturbed due to certain sources of interference such as mixed or heterogeneous land cover. It is shown that the influence of noisy or disturbed pixels can be minimized, and a much more consistent and useful result can be attained, if individual agricultural fields are identified and each field's pixels are analyzed in a collective manner. As such, a method is proposed that makes use of image segmentation techniques based on MODIS temporal information in order to identify portions of the study area that agree with actual agricultural field borders. The pixels of each portion or segment are then analyzed individually in order to estimate the reliability of the temporal signal observed and the consequent relevance of any estimation of land use from that data. The proposed method was applied in the state of Mato Grosso, in mid-western Brazil, where extensive ground truth data was available. Experiments were carried out using several supervised classification algorithms as well as different subsets of land cover classes, in order to test the methodology in a comprehensive way. Results show that the proposed method is capable of consistently improving classification results not only in terms of overall accuracy but also qualitatively by allowing a better understanding of the land use patterns detected. It thus provides a practical and straightforward procedure for enhancing crop-mapping capabilities using temporal series of moderate resolution remote sensing data.

Detecting outliers and asserting consistency in agriculture ground truth information by using temporal VI data from modis.

Collecting ground truth data is an important step to be accomplished before performing a supervised classification. However, its quality depends on human, financial and time ressources. It is then important to apply a validation process to assess the reliability of the acquired data. In this study, agricultural infomation was collected in the Brazilian Amazonian State of Mato Grosso in order to map crop expansion based on MODIS EVI temporal profiles. The field work was carried out through interviews for the years 2005-2006 and 2006-2007. This work presents a methodology to validate the training data quality and determine the optimal sample to be used according to the classifier employed. The technique is based on the detection of outlier pixels for each class and is carried out by computing Mahalanobis distances for each pixel. The higher the distance, the further the pixel is from the class centre. Preliminary observations through variation coefficent validate the efficiency of the technique to detect outliers. Then, various subsamples are defined by applying different thresholds to exclude outlier pixels from the classification process. The classification results prove the robustness of the Maximum Likelihood and Spectral Angle Mapper classifiers. Indeed, those classifiers were insensitive to outlier exclusion. On the contrary, the decision tree classifier showed better results when deleting 7.5% of pixels in the training data. The technique managed to detect outliers for all classes. In this study, few outliers were present in the training data, so that the classification quality was not deeply affected by the outliers.

Aplicação de Sistema de Informações Geográficas na análise espacial de doenças do milho no Brasil.

This study presents an application of the geographical information system technology on plant disease involving a multidisciplinary teamwork of geoprocessing and physiopathology specialists. The spatial analysis tools in a GIS were used to evaluate the spatial distribution of two diseases of maize in Brazil: polysora rusl caused by Puccinia polysora and tropical rust caused by Physopella zeae. A database of cIimate variables (mean temperature. relative humidity. and leaf wetness duration) of cIimatological normal from 1961-1990 was obtained and then related it to a mathematical model of disease development (polysora rust) and to the cIimate intervals (tropical rust) in order to obtain the maps. The choice of the model or the favorable climate interval is the important chalIenge of the method because the difficulty of adequacy to the spatial and temporal scales for the specific application. The major incidence of both disease occurred in almost alI the North region from January to June. although this region has traditionalIy a low production of maize. Considering the biggest producers regions. for both the diseases, favorable areas are located in part of Mato Grosso, Tocanlins. Minas Gerais; Mato Grosso do Sul. and coastal areas of São Paulo, Paraná, and Santa Catarina. varying among the dilferent months from January to June. The method allowed making an adequate distinction of the states and the months considered.

Método de elaboração de mapas dos cenários climáticos futuros para o Brasil.

Human activities are altering greenhouse gas concentrations in the atmosphere and causing global climate change. The issue of impacts of human-induced climate change has become increasingly important in recent years. The objective of this work was to develop a database of climate information of the future scenarios using a Geographic Information System (GIS) tools. Future scenarios focused on the decades of the 2020?s, 2050?s, and 2080?s (scenarios A2 and B2) were obtained from the General Circulation Models (GCM) available on Data Distribution Centre from the Third Assessment Report (TAR) of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The TAR is compounded by six GCM with different spatial resolutions (ECHAM4:2.8125×2.8125º, HadCM3: 3.75×2.5º, CGCM2: 3.75×3.75º, CSIROMk2b: 5.625×3.214º, and CCSR/NIES: 5.625×5.625º). The mean monthly of the climate variables was obtained by the average from the available models using the GIS spatial analysis tools (arithmetic operation). Maps of mean monthly variables of mean temperature, minimum temperature, maximum temperature, rainfall, relative humidity, and solar radiation were elaborated adopting the spatial resolution of 0.5° X 0.5° latitude and longitude. The method of elaborating maps using GIS tools allowed to evaluate the spatial and distribution of future climate assessments. Nowadays, this database is being used in studies of impacts of climate change on plant disease of Embrapa projects.

Dinâmica do desflorestamento e uso das terras na região dos formadores do rio Xingu.

Because of the occupation occurred in the last thirty years at Xingu river basin, this region has been suffering a large deforestation pressure, especially on its headwaters areas. This study aims to apply GIS techniques to evaluate how land use change has influenced the deforestation dynamics of Xingu water basin in Mato Grosso State. For that, a GIS based study was carried out were the deforestation data for the period between 2000 and 2005 was spatially integrated with settlement areas, indigenous lands, sites of mineral deposits and prospect areas. From this spatially integration, it was possible to analyze statistically how the deforestation has manifested on each kind of occupation, considering the original forest area. The techniques used, including inventory and database organization on GIS environment, and spatial analysis tools made it possible to analyze the deforestation in the Xingu basin in Mato Grosso State between the period of 2000 and 2005, and identify the most affected areas, considering different land uses.

Modelos para estimativa de volume de árvores individuais pela morfometria da copa obtida com LiDAR.

A estimativa volumétrica, a partir do escaneamento digital de florestas por meio do uso do LIDAR, potencializa o emprego de técnicas de manejo de precisão no planejamento da exploração nas florestas tropicais. A utilização dessa tecnologia de sensoriamento remoto permite a incorporação de variáveis da morfometria de copa, ainda pouco empregadas e menos conhecidas em decorrência da dificuldade de coleta em campo. O objeto deste estudo foi construir equações capazes de estimar o volume do fuste de árvores individuais dominantes e codominantes, a partir da morfometria da copa obtida por meio do LIDAR aerotransportado, considerando duas situações de inventário florestal: a) com a coleta do DAP, conjuntamente com as variáveis morfométrica da copa obtidas pelo LIDAR e b) apenas com os dados de morfometria de copa. Para seleção dos modelos foram considerados: a matriz de correlação das variáveis preditoras e a combinação das variáveis que geraram os melhores resultados estatísticos pelos critérios Syx, Syx(%) e Pressp, e que foram homocedásticos e com disposição dos resíduos normais e independentes. Para as melhores equações foram realizadas análise de influência. Os resultados estatísticos do ajuste dos modelos para as duas situações permitiram selecionar equações com e sem DAP, com resultados R2 aj.(%) de a) 92,92 e b) 79,44; Syx (%) de a) 16,73 e b) 27,47; e, critério de Pressp de a) 201,15 m6 e b) 537,47 m6, respectivamente. Por meio das variáveis morfométricas, foi possível desenvolver equações capazes de estimar com precisão o volume do fuste de árvores dominantes e codominantes em florestas tropicais.

Geotecnologias para atualização de uma década de dados de uso da terra e para identificação de áreas de preservação permanente na região vitivinícola Serra Gaúcha, Brasil.

A região vinícola Serra Gaúcha (RVSG) é importante área produtiva de uvas para vinhos no Brasil. A gestão ambiental é um requisito importante para a agricultura sustentável e contribui para o desenvolvimento de uma indicação geográfica (IG). Para as indicações geográficas (IG) para os vinhos da RVSG este é um critério fundamental. Desde 2002, o Vale dos Vinhedos foi reconhecido como IG na categoria Indicação de Procedência (IP) e a partir de 2012 se tornou Denominação de Origem (DO). A partir de 2005, estudos na IG identificaram áreas de preservação permanente (APP) frente à viticultura por meio de técnicas de sensoriamento remoto e SIG. Nesta época, o mapa de vinhedos e a rede de drenagem foram obtidos por meio de digitalização sobre imagem aérea.

Levantamento detalhado dos solos e a viticultura de precisão.

Os solos ocupam áreas e não meramente pontos, devendo ser estudados como entidades e, isto somente pode ser feito no campo onde podem ser integralmente observados em seu meio. O objetivo do levantamento detalhado dos solos nas parcelas A, B e E dos vinhedos Graciema e Leopoldina da vinícola Miolo foi o de determinar as características dos solos ali existentes, classificar os mesmos em unidades definidas no Sistema Taxonômico Brasileiro, de acordo com nomenclatura padronizada, estabelecer e locar seus limites sob um sistema de coordenadas além de prever e determinar sua adaptabilidade para diferentes produtos vinícolas. Foram descritos e coletados quatro perfis de solo, e coletadas 125 amostras de solo para análise de fertilidade. Também foi determinada a capacidade de armazenamento de água, a estabilidade de agregados em água, macro e micro porosidade, porosidade total, densidade do solo, frações grosseiras do solo, areia, silte e argila de cada horizonte do solo. Os Cambissolos apresentam alta saturação por bases, os Argissolos alta saturação por alumínio enquanto que os Neossolos além do alto conteúdo de carbono orgânico são muito pedregosos. A colheita e a vinificação da uva deverão ser feitas por classe de solo. Foram identificadas três classes taxonômicas (ordem) e dez unidades de mapeamento na escala 1:500.

Séries temporais de EVI/MODIS na identificação da dinâmica da soja em sistema plantio direto no Mato Grosso, Brasil.

As respostas espectrais monitoradas pelo sensor MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) podem auxiliar não apenas na identificação dos cultivos, mas também no sistema de manejo adotado pelos produtores rurais de uma região. Objetivou-se com este trabalho avaliar respostas da soja através de índices de vegetação realçado (EVI) extraídos do MODIS como resposta a dinâmica da soja em sistema plantio direto no Estado de Mato Grosso. A área considerada abrange 23 municípios mais representativos na produção de soja no Estado, respondendo no ano agrícola de 2005-2006 a cerca de 65% da produção de soja no Estado. O índice biofísico EVI é eficiente para mapear áreas com cultivos de soja e identificar áreas que adotam práticas conservacionistas como as preconizadas pelo sistema plantio direto. A evolução espaço-temporal do plantio direto apontado pelas respostas espectrais aponta que houve influência sócio-cultural na adoção de práticas do sistema plantio direto, pelos produtores rurais do Estado de Mato Grosso.