Predicting soil erosion using Rusle and NDVI time series from TM Landsat 5

The objective of this work was to evaluate the seasonal variation of soil cover and rainfall erosivity, and their influences on the revised universal soil loss equation (Rusle), in order to estimate watershed soil losses in a temporal scale. Twenty-two TM Landsat 5 images from 1986 to 2009 were used to estimate soil use and management factor (C factor). A corresponding rainfall erosivity factor (R factor) was considered for each image, and the other factors were obtained using the standard Rusle method. Estimated soil losses were grouped into classes and ranged from 0.13 Mg ha-1 on May 24, 2009 (dry season) to 62.0 Mg ha-1 on March 11, 2007 (rainy season). In these dates, maximum losses in the watershed were 2.2 and 781.5 Mg ha-1 , respectively. Mean annual soil loss in the watershed was 109.5 Mg ha-1 , but the central area, with a loss of nearly 300.0 Mg ha-1 , was characterized as a site of high water-erosion risk. The use of C factor obtained from remote sensing data, associated to corresponding R factor, was fundamental to evaluate the soil erosion estimated by the Rusle in different seasons, unlike of other studies which keep these factors constant throughout time.

Relações empíricas entre características dendrométricas da Caatinga brasileira e dados TM Landsat 5

O objetivo deste trabalho foi ajustar modelos para estimar características dendrométricas da Caatinga brasileira a partir de dados do sensor TM do Landsat 5. Medidas de diâmetro e altura das árvores foram obtidas de 60 parcelas de inventário (400 m2), em dois municípios do Estado de Sergipe. A área basal e o volume de madeira foram estimados com uso de equação alométrica e de fator de forma (f = 0,9). As variáveis explicativas foram obtidas do sensor TM, após correção radiométrica e geométrica, tendo-se considerado, na análise, seis bandas espectrais, com resolução espacial de 30 m, além dos índices de razão simples (SR), de vegetação por diferença normalizada (NDVI) e de vegetação ajustado ao solo (Savi). Na escolha das melhores variáveis explicativas, foram considerados coeficiente de determinação (R2), raiz do erro quadrático médio (RMSE) e critério bayesiano de informação (CBI). A área basal por hectare não apresentou correlação significativa com nenhuma das variáveis explicativas utilizadas. Os melhores modelos foram ajustados à altura média das árvores por parcela (R2 = 0,4; RMSE = 13%) e ao volume de madeira por hectare (R2 = 0,6; RMSE = 42%). As métricas derivadas do sensor TM do Landsat 5 têm grande potencial para explicar variações de altura média das árvores e do volume de madeira por hectare, em remanescentes de Caatinga situados no Nordeste brasileiro.

Distinção de espécies de eucaliptode diferentes idades por meio de imagens TM/Landsat 5

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização de imagens do sensor TM/Landsat 5 na diferenciação de plantios comerciais de Eucalyptus dunnii e Eucalyptus urograndis com diferentes idades. Demarcaram-se parcelas para identificar as duas espécies, em dois períodos distintos (2009 e 2011), a idades de 3 e 5 anos, para E. dunnii, e 2,2 e 4,2 anos para E. urograndis. Avaliaram-se seis bandas do sensor TM/Landsat 5 (B1, B2, B3, B4, B5 e B7) e seis índices de vegetação: razão simples (SR); índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI); índice de vegetação ajustado ao solo (Savi)-0,25; Savi-0,5; índice de vegetação por diferença normalizada com uso da banda verde (GNDVI); e índice de umidade na vegetação (MVI). O processamento digital das imagens consistiu de correção geométrica, radiométrica e atmosférica. Os plantios de E. dunnii e E. urograndis foram diferenciados por meio de cinco bandas do Landsat (B2, B3, B4, B5 e B7) e três índices de vegetação (Savi-0,5, Savi-0,25 e GNDVI), no ano de 2009, e por quatro bandas do Landsat (B2, B4, B5 e B7) e seis índices de vegetação (NDVI, SR, Savi-0,5, Savi-0,25, MVI e GNDVI) no ano de 2011. Os dados espectrais extraídos das imagens TM/Landsat 5 são eficazes, tanto para distinguir as espécies de eucalipto como também a mesma espécie em plantios equiâneos.

Levantamento da cobertura florestal natural da microrregião de Viçosa, MG, utilizando-se imagens de Landsat 5

Este trabalho aborda o levantamento da cobertura florestal natural da microrregião de Viçosa, MG, realizado em 1998, utilizando-se imagens do Landsat 5. Verificou-se que: a) a cobertura florestal natural abrange 57.310 ha (24,27% da área total), dos quais 24.184,80 ha (10,24%) correspondem a mata e 33.125,31 (14,03%) a capoeira; b) os municípios que possuem cobertura florestal natural abaixo de 20% são Cajuri, Coimbra, Canaã e São Miguel do Anta e os acima de 20%, Pedra do Anta, Ervália, Viçosa, Paula Cândido, Teixeiras, Porto Firme e Araponga; c) Cajuri é o município com a menor taxa de crescimento florestal e Araponga, com a maior; d) Araponga é o município com a maior área florestal e Coimbra, com a menor; e e) a área de cobertura florestal natural teve incremento de 13,60%, de 1994 a 1998.

Estimativa dos componentes do balanço de energia e da evapotranspiração em plantios de eucalipto utilizando o algoritmo sebal e imagem landsat 5 - TM

Variáveis climáticas são essenciais para a compreensão das condições ambientais que influenciam o crescimento e o desenvolvimento vegetal. Nos últimos anos, as pesquisas que utilizam dados climáticos e técnicas de sensoriamento remoto em análises espaço-temporais da demanda por água e energia das plantas têm-se intensificado. O SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) é um dos algoritmos mais destacados em estudos que envolvem estimativas dos fluxos de energia em grandes áreas, e pode ser aplicado com poucas medições de campo. Este trabalho, realizado no Município de Santa Bárbara, Minas Gerais, objetivou estimar os componentes do balanço de energia e, por conseguinte, a evapotranspiração em plantios de eucalipto com aplicação do algoritmo SEBAL e de imagem do sensor TM do satélite Landsat 5. As estimativas foram realizadas para cena do dia 20/06/2003. Considerando apenas as áreas referentes aos plantios de eucalipto (sete anos de idade), foram obtidos valores médios de saldo de radiação (Rn), fluxo de calor no solo (G), fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor latente (LE) de 420,12 W m-2, 81,80 W m-2, 149,93 W m-2, 188,39 W m-2, respectivamente. Para a evapotranspiração real horária (ETr h), o valor médio obtido foi de 0,28 mm h-1. As estimativas mostraram-se condizentes com dados da literatura, no entanto pesquisas com maior controle experimental devem ser realizadas.

Mapeamento de semeaduras de soja (Glycine max (L.)Merr.) mediante dados MODIS/Terra E TM/Landsat 5: um comparativo

O objetivo deste trabalho foi comparar mapeamentos de semeadura da cultura da soja na região oeste do Paraná, realizados com imagens MODIS/Terra e TM/Landsat 5. Primeiramente, construiu-se máscara de referência, considerando seis imagens TM ao longo do ciclo da cultura, utilizando-se dos algoritmos Paralelepípedo e MaxVer com posterior análise visual. As imagens MODIS foram classificadas com o algorítimo Paralelepípedo, em quatro passagens referentes ao pico vegetativo. O desempenho das classificações foi avaliado por meio de Matrizes de Erros, calculadas pela análise de 100 pontos amostrais (soja ou não-soja), aleatoriamente distribuídos em cada um dos oito municípios da área de estudo. Os principais resultados mostraram que a Exatidão Global (EG) e o Índice Kappa (IK), que variaram entre 0,55 e 0,80, em ambos os sensores, são considerados bons a muito bons. Quando EG e IK dos sensores TM e MODIS foram comparados, não se encontrou diferença significativa. O mapeamento da soja utilizando o sensor MODIS produziu 70% de confiabilidade sob o ponto de vista do usuário. A principal conclusão é a viabilidade de mapear a soja pelo sensor MODIS com as vantagens de que as imagens MODIS têm melhor resolução temporal e são disponibilizadas gratuitamente na Internet.

Características espectrais da soja ao longo do ciclo vegetativo com imagens landsat 5/TM em área agrícola no oeste do Paraná

O objetivo deste trabalho foi estudar as mudanças no comportamento espectral da cultura da soja, por meio dos perfis espectrais temporais dos índices de vegetação NDVI e GVI, expressos em diferentes valores físicos: fator de reflectância bidirecional (FRB) aparente, de superfície e normalizado derivados de imagens Landsat 5/TM. Foi monitorada área de cultura de soja localizada próxima ao município de Cascavel - PR, utilizando cinco imagens da safra de 2004/2005, sendo realizados nessas imagens os procedimentos de transformação radiométrica, correção atmosférica e normalização, determinando valores físicos dos fatores de reflectância bidirecional aparente, de superfície e normalizado, respectivamente. Com o intuito de caracterizar a resposta espectral da biomassa da soja, geraram-se imagens referentes aos índices de vegetação NDVI e GVI. Como resultado, a cultura mostrou-se diferente para os tratamentos dos fatores de reflectância bidirecional aparente, de superfície e de normalização. Por meio dos perfis médios espectrais do NDVI e GVI, foi possível acompanhar todo o ciclo da cultura da soja, caracterizando o seu desenvolvimento. Observou-se, ainda, que os dados provenientes do fator de reflectância bidirecional normalizado descaracterizaram a curva espectral da cultura da soja, principalmente em meio à fase de crescimento vegetativo, na data de 9-12-2004.

Técnicas de mineração de dados para identificação de áreas com cana-de-açúcar em imagens Landsat 5

Neste trabalho, verificou-se a aderência de técnicas de mineração de dados voltadas para problemas de classificação de dados na identificação automatizada de áreas cultivadas com cana-de-açúcar, em imagens do satélite Landsat 5/TM. Para essa verificação, foram estudadas imagens de áreas cultivadas com cana-de-açúcar em três fases fenológicas diferentes. Os pixels foram convertidos em valores de refletância de superfície, nas vizinhanças das cidades de Araras, São Carlos e Araraquara, no Estado de São Paulo. Foram gerados cinco modelos de árvores de decisão binária, induzidos pelo algoritmo C4.5, em que todos produziram taxas de acerto superiores a 90%. A introdução de atributos de textura trouxe ganhos significativos na acurácia do modelo de classificação e contribuiu para melhorar a distinção de áreas cultivadas com cana-de-açúcar em meio a tipos diversos de cobertura do solo, como solo exposto, área urbana, lagos e rios. Os índices de vegetação mostraram-se relevantes na distinção da fase e do estado fenológico das culturas. Os resultados reforçam o potencial forte das árvores de decisão no processo de classificação e identificação de áreas cultivadas com cana-de-açúcar, em diferentes cidades produtoras, no Estado de São Paulo.

Viabilidade de uso de imagens do Landsat em mapeamento de área cultivada com soja no Estado do Paraná

O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade do uso de imagens do Landsat, para o mapeamento da área cultivada com soja, nas safras de 2000/2001 a 2006/2007, no Estado do Paraná. A análise dos "quick looks" das imagens dos sensores TM e ETM+ foi feita para selecionar as imagens úteis para o mapeamento da cultura da soja. Os "quick looks" foram classificados de acordo com a presença ou a ausência de nuvens e de problemas técnicos. Conforme os resultados, em nenhum dos sete anos teria sido possível mapear a área cultivada com soja, em todo o Estado, mesmo nos três anos-safra em que os satélites Landsat 5 e 7 operaram em conjunto. A presença de nuvens, detectada pelos sensores ópticos, deve ser levada em conta no mapeamento sistemático da área cultivada com culturas de verão, no Brasil.

Avaliação de técnicas de classificação digital de imagens landsat em diferentes padrões de cobertura da terra em Rondônia

Dados de sensoriamento remoto têm sido largamente utilizados para classificação da cobertura e uso da terra, em particular graças à aquisição periódica de imagens de satélite e à generalização dos sistemas de processamento digital de imagens, que oferecem uma variedade de algoritmos de classificação de imagens. Este trabalho teve por objetivo avaliar alguns dos métodos mais comuns de classificações supervisionadas e não supervisionadas para imagens do sensor TM do satélite Landsat-5, em três áreas com diferentes padrões de paisagem em Rondônia: (1) áreas de fazendas de "Médio porte", (2) assentamentos no padrão "Espinha de peixe" e (3) áreas de contato entre floresta e "Cerrado". A comparação com um mapa de referência baseado na estatística Kappa produziu indicadores de desempenho bons ou superiores (melhores resultados - K-médias: k = 0,68; k = 0,77; k = 0,64 e MaxVer: k = 0,71; k = 0,89; k = 0,70, respectivamente nas três áreas citadas), para os algoritmos utilizados. Os resultados indicaram que a escolha de um algoritmo deve considerar tanto a capacidade de discriminar várias assinaturas espectrais em diferentes padrões de paisagem quanto a relação custo/benefício decorrente das várias etapas do trabalho dos operadores que elaboram um mapa de cobertura e uso da terra. Este trabalho apontou a necessidade de esforço mais sistemático de avaliação prévia de várias opções de execução de um projeto específico antes de se iniciar o trabalho de elaboração de um mapa de cobertura e uso da terra.

Utilização de dados MODIS para a detecção de queimadas na Amazônia

O objetivo do presente artigo foi o de avaliar o produto MOD14 quanto à sua performance para detectar áreas queimadas na Amazônia, mais específicamente no norte do Estado do Mato Grosso, considerando o período entre 21/06/2004 e 07/07/2004, comparando os resultados fornecidos pelo MOD14 e interpretações visuais de áreas queimadas obtidas de imagens TM/Landsat-5. O produto MOD14 detectou 51,58% do total de áreas queimadas, cujo tamanho médio foi de 83,14 ha; os restantes 48,42% não detectados tinham tamanho médio de 38,74 ha. O produto MOD14 superestima a quantidade de áreas queimadas ao classificar solos expostos, florestas e outros tipos de coberturas da terra como pixels "hot spots"; além disso, este produto não detecta áreas queimadas de dimensões pequenas (< 100 ha), proporcionando erros de classificação em grandes áreas de solos expostos.

Changes in the relationship between society and nature in the Mezzo-region of Southeastern Pará, Amazon, Brazil

With this work, the authors wish to show some of the alterations in the pattern of relations between society and nature, which have taken place throughout the 20th century in the Parauapebas and Itacaiúnas river valleys, as well as in parts of the Tocantins River valley, in southeastern Pará. This is accomplished through descriptions based on Coudreau's first-hand accounts (1889), transcribed in "Voyage a Itaboca et a L'Itacayuna", published in 1897, which depicts an area almost totally covered by forest. This is followed by a counter view made possible through the LandSat 5 satellite sensors, with images of those valleys in 2001, showing the consequences of society transformations and pressure on natural resources, and above all the dramatic decrease in the size of the forest, reduced to 52 percent of the 63,000 square kilometers analyzed herein.

Desmatamento no sul do estado de Roraima: padrões de distribuição em função de projetos de assentamento do INCRA e da distância das principais rodovias (BR-174 e BR-210)

O desmatamento na Amazônia representa, atualmente, um dos principais problemas ambientais do Brasil. A contenção deste processo requer políticas públicas baseadas no entendimento das forças que controlam, aceleram e desaceleram a perda de floresta. Para avaliar ocorrências de desmatamento no sul do Estado de Roraima foram utilizados dois buffers de 20 km de largura subdivididos em oito faixas de 2500 metros ao longo das duas principais rodovias da região: BR-174 e BR-210 em um ambiente de Sistema de Informações Geográficas - SIG. O período analisado foi entre 2001 e 2007, sendo utilizados dados de desmatamento do PRODES e análises visuais em imagens TM Landsat 5. Também foram utilizados arquivos shapefile da malha viária e de Projetos de Assentamento (PAs) do Sul do Estado de Roraima, junto com observações de campo. Os resultados mostraram que os desmatamentos do período estão fortemente relacionados com a disponibilidade de estradas e com o número de famílias dentro dos PAs. O desmatamento foi maior na área da BR-210 pela presença na região de grandes proprietários e invasões de terras. O pólo madeireiro, situado à margem da BR-174, pode ter influenciado na formação de pequenas áreas de desmatamento na região de Rorainópolis. A exploração madeireira predatória e novas ocupações de terras estão acontecendo de forma rápida e desordenada. Este quadro indica forte potencial para a perda de floresta em Roraima caso o fluxo de migração para esta área aumentar, como seria esperado se Roraima for conectada ao "Arco do Desmatamento" pela reabertura da Rodovia BR-319, ligando Manaus a Porto Velho.

The influence of the conservation status and changes in the rainfall regime on forest-savanna mosaic dynamics in Northern Brazilian Amazonia

Coupled carbon/climate models are predicting changes in Amazon carbon and water cycles for the near future, with conversion of forest into savanna-like vegetation. However, empirical data to support these models are still scarce for Amazon. Facing this scenario, we investigated whether conservation status and changes in rainfall regime have influenced the forest-savanna mosaic over 20 years, from 1986 to 2006, in a transitional area in Northern Amazonia. By applying a spectral linear mixture model to a Landsat-5-TM time series, we identified protected savanna enclaves within a strictly protected nature reserve (Maracá Ecological Station - MES) and non-protected forest islands at its outskirts and compared their areas among 1986/1994/2006. The protected savanna enclaves decreased 26% in the 20-years period at an average rate of 0.131 ha year-1, with a greater reduction rate observed during times of higher precipitation, whereas the non-protected forest islands remained stable throughout the period of study, balancing the encroachment of forests into the savanna during humid periods and savannization during reduced rainfall periods. Thus, keeping favorable climate conditions, the MES conservation status would continue to favor the forest encroachment upon savanna, while the non-protected outskirt areas would remain resilient to disturbance regimes. However, if the increases in the frequency of dry periods predicted by climate models for this region are confirmed, future changes in extension and directions of forest limits will be affected, disrupting ecological services as carbon storage and the maintenance of local biodiversity.

Multi-temporal analysis of radiometric changes in satellite images of forest edges to infer selective-logging areas in the Amazon forest

Radiometric changes observed in multi-temporal optical satellite images have an important role in efforts to characterize selective-logging areas. The aim of this study was to analyze the multi-temporal behavior of spectral-mixture responses in satellite images in simulated selective-logging areas in the Amazon forest, considering red/near-infrared spectral relationships. Forest edges were used to infer the selective-logging infrastructure using differently oriented edges in the transition between forest and deforested areas in satellite images. TM/Landsat-5 images acquired at three dates with different solar-illumination geometries were used in this analysis. The method assumed that the radiometric responses between forest with selective-logging effects and forest edges in contact with recent clear-cuts are related. The spatial frequency attributes of red/near infrared bands for edge areas were analyzed. Analysis of dispersion diagrams showed two groups of pixels that represent selective-logging areas. The attributes for size and radiometric distance representing these two groups were related to solar-elevation angle. The results suggest that detection of timber exploitation areas is limited because of the complexity of the selective-logging radiometric response. Thus, the accuracy of detecting selective logging can be influenced by the solar-elevation angle at the time of image acquisition. We conclude that images with lower solar-elevation angles are less reliable for delineation of selecting logging.