Estimation of surface roughness in a semiarid region from C-band ERS-1 synthetic aperture radar data

In this study, we investigated the feasibility of using the C-band European Remote Sensing Satellite (ERS-1) synthetic aperture radar (SAR) data to estimate surface soil roughness in a semiarid rangeland. Radar backscattering coefficients were extracted from a dry and a wet season SAR image and were compared with 47 in situ soil roughness measurements obtained in the rocky soils of the Walnut Gulch Experimental Watershed, southeastern Arizona, USA. Both the dry and the wet season SAR data showed exponential relationships with root mean square (RMS) height measurements. The dry C-band ERS-1 SAR data were strongly correlated (R² = 0.80), while the wet season SAR data have somewhat higher secondary variation (R² = 0.59). This lower correlation was probably provoked by the stronger influence of soil moisture, which may not be negligible in the wet season SAR data. We concluded that the single configuration C-band SAR data is useful to estimate surface roughness of rocky soils in a semiarid rangeland.

Discriminação de incrementos de desflorestamento na Amazônia com dados SAR R99B em banda L

O uso de dados de sensoriamento remoto óptico em projetos de monitoramento de extensas áreas de floresta tropical é limitado devido à intensa cobertura por nuvens. Os dados SAR (Synthetic Aperture Radar) podem ser uma alternativa interessante para detectar desflorestamento nas regiões de floresta tropical onde a cobertura por nuvens é permanente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar o potencial do dado SAR adquirido em banda L pelo sistema aerotransportado R99B da Força Aérea Brasileira (FAB) para discriminar incremento de desflorestamento na Amazônia. Para tanto, foram realizadas classificações MAXVER-ICM com dados SAR multipolarizados de uma área teste localizada na região Sudeste do Estado do Acre. As classificações realizadas com a combinação dos canais HH, HV e VV e com o par de polarizações HH+HV obtiveram boa concordância com o mapa produzido no projeto PRODES (k = 0,68, onde k é o índice Kappa), o qual foi adotado como dado de referência. Este resultado indica que o dado SAR multipolarizado em banda L possui bom potencial para discriminar incremento de desflorestamento na Amazônia.

Land cover classification of Lago Grande de Curuai floodplain (Amazon, Brazil) using multi-sensor and image fusion techniques

Given the limitations of different types of remote sensing images, automated land-cover classifications of the Amazon várzea may yield poor accuracy indexes. One way to improve accuracy is through the combination of images from different sensors, by either image fusion or multi-sensor classifications. Therefore, the objective of this study was to determine which classification method is more efficient in improving land cover classification accuracies for the Amazon várzea and similar wetland environments - (a) synthetically fused optical and SAR images or (b) multi-sensor classification of paired SAR and optical images. Land cover classifications based on images from a single sensor (Landsat TM or Radarsat-2) are compared with multi-sensor and image fusion classifications. Object-based image analyses (OBIA) and the J.48 data-mining algorithm were used for automated classification, and classification accuracies were assessed using the kappa index of agreement and the recently proposed allocation and quantity disagreement measures. Overall, optical-based classifications had better accuracy than SAR-based classifications. Once both datasets were combined using the multi-sensor approach, there was a 2% decrease in allocation disagreement, as the method was able to overcome part of the limitations present in both images. Accuracy decreased when image fusion methods were used, however. We therefore concluded that the multi-sensor classification method is more appropriate for classifying land cover in the Amazon várzea.

The use of ALOS/PALSAR data for estimating sugarcane productivity

Some models have been developed using agrometeorological and remote sensing data to estimate agriculture production. However, it is expected that the use of SAR images can improve their performance. The main objective of this study was to estimate the sugarcane production using a multiple linear regression model which considers agronomic data and ALOS/PALSAR images obtained from 2007/08, 2008/09 and 2009/10 cropping seasons. The performance of models was evaluated by coefficient of determination, t-test, Willmott agreement index (d), random error and standard error. The model was able to explain 79%, 12% and 74% of the variation in the observed productions of the 2007/08, 2008/09 and 2009/10 cropping seasons, respectively. Performance of the model for the 2008/09 cropping season was poor because of the occurrence of a long period of drought in that season. When the three seasons were considered all together, the model explained 66% of the variation. Results showed that SAR-based yield prediction models can contribute and assist sugar mill technicians to improve such estimates.

Abordagem metodológica baseada em imagens do SAR-R99B para identificar prováveis pistas de pouso não-homologadas na Amazônia

Este estudo apresenta uma abordagem metodológica baseada em imagens de radar e nos critérios de tonalidade, tamanho e forma geométrica para identificar prováveis pistas de pouso não-homologadas na Amazônia. Os seguintes procedimentos foram conduzidos: georreferenciamento da imagem do sensor SAR-R99B do município paraense de Itaituba, adquirida na banda L, polarização HH e resolução espacial de três metros; subtração do ruído speckle com filtro mediana; classificação com a técnica não-supervisionada ISODATA; vetorização da classe indicativa dos alvos de interesse; e cálculo e seleção automática dos alvos de interesse por critérios de índice de circularidade e de tortuosidade. Foram identificados dez alvos, dos quais dois foram considerados como prováveis pistas de pouso pelos referidos índices.

Discriminação de fitofisionomias de floresta de várzea a partir do algoritmo Iterated Conditional Modes aplicado aos dados SAR/R99 (QUAD-POL/Banda L)

Utilizando-se dados do sensor aerotransportado SAR R99, adquiridos na banda L (1,28 GHz) em amplitude e com quatro polarizações (HH, VV, HV e VH), avaliou-se a distinção de fitofisionomias de floresta de várzea existentes nas Reservas de Desenvolvimento Sustentável Amanã e Mamirauá e áreas adjacentes, com a aplicação do algoritmo Iterated Conditional Modes (ICM) de classificação polarimétrica pontual/contextual. Os resultados mostraram que o uso das distribuições multivariadas em amplitude, conjuntamente com uma banda de textura, produziu classificações de qualidade superior àquelas obtidas com dados polarimétricos uni/bivariados. Esta abordagem permitiu a obtenção de um índice Kappa de 0,8963, discriminando as três classes vegetacionais de interesse, comprovando assim o potencial dos dados do SAR R99 e do algoritmo ICM no mapeamento de florestas de várzea da Amazônia.

Estimativa do teor de água no solo utilizando dados de radar de abertura sintética

Em virtude da crescente demanda mundial por alimentos, um monitoramento eficaz e em larga escala da umidade do solo constitui fator de grande importância para a previsão de safras. Este trabalho teve por objetivo apresentar uma técnica para o cálculo do teor de água no solo, utilizando modelos preditivos de umidade do solo, baseados em dados de radar de abertura sintética (SAR). Foram utilizados dados do SAR a bordo do JERS-1 ("Japanese Earth Resources Satellite") e dois modelos empíricos. O primeiro relaciona o coeficiente de retroespalhamento com a permissividade complexa (modelo de Dubois), e o segundo relaciona a permissividade complexa com o teor de água do solo e algumas de suas características físico-hídricas, tais como percentagem de areia e argila (modelo de Hallikainen). Inicialmente, os dados do SAR/JERS-1 foram calibrados e, por meio do modelo de Dubois, foram calculados os valores de permissividade complexa. Para tanto, foi necessário inserir níveis estimados de rugosidade do solo. A partir destes resultados, utilizou-se o modelo de Hallikainen para calcular a umidade volumétrica. A análise geral dos resultados indica que a técnica de estimação de umidade do solo a partir de imagens de radar de abertura sintética, utilizada neste estudo, mostrou-se física e matematicamente exeqüível. No entanto, apresentou uma precisão moderada, não sendo ainda recomendada para o uso operacional no mapeamento de umidade do solo. A análise dos resultados revelou também que a precisão dos dados é bastante influenciada pela precisão dos valores de rugosidade introduzidos.

Composite synthetic hydroxyapatite 30%, in two physical states, as dermal filler

The aim of this study was to evaluate the response to the implantation of synthetic hydroxyapatite 30% (HAP-91®) in different physical states as dermal filler. Eighteen New Zealand rabbits were used, distributed randomly into two equal groups and then divided into three groups according to the postoperative period at 8, 21 and 49 days. One mL of HAP-91®, fluid and viscous, was implanted in the subcutaneous tissue, 1 cm proximal to the cranial crest of the right scapula. The thickness of the skin was measured before and after implantation and for the following 15 days. Pain sensitivity assessment was conducted, assigning the following scores: 0 - when the animal allowed the touch of the implant area and expressed no signs of pain; 1 - when the animal allowed the touch, but pain reaction occurred, like increase of the respiratory rate or attempt to escape; 2 - when the animal did not allow the touch to the implanted area. At 8, 21 and 49 days, biopsy of the implanted area was performed. No difference was observed between the thickness of the skin (p>0.05) and all animals received a score 0 for soreness. Histological analysis did not reveal any obvious inflammatory process, showing a predominance of mononuclear cells in samples of eight days and tissue organization around the biomaterial with a tendency to encapsulation. The results indicate that HAP-91®, both viscous and fluid, is biocompatible and suitable for dermal filling.

Evaluation of organophosphorus and synthetic pyrethroid insecticides against six vector mosquitoe species

Three organophosphorus compounds- malathion, folithion and temephos- and two synthetic pyrethroids- alphamethrin and deltamethrin- were used for monitoring the susceptibility status of larvae and adults of six vector mosquitoe species: Culex quinquefasciatus (Filariasis) and Aedes albopictus (Dengue) (both laboratory and field strains); laboratory strains of Aedes aegypti (Dengue), Anopheles slephensi and Anopheles culicifacies (Malaria), and Culex tritaeniorhynchus (Japanese encephalitis) in India. From the LC50 values obtained for these insecticides, it was found that all mosquito species including the field strains of Cx. quinquefasciatus and Ae. albopictus were highly susceptible Except for Cx. quinquefasciatus (field strain) against malathion, 100% mortality was observed at the discriminating dosages recommended by World Health Organization. The residual effect of alphamethrin, deltamethrin, malathion and folithion at 25 mg (ai)/m² on different surfaces against six species of vector mosquitoes showed that alphamethrin was the most effective on all four treated surfaces (mud, plywood, cement and thatch). Nevertheless, residual efficacy lasted longer on thatch than on the other surfaces. Therefore, synthetic pyrethroids such as alphamethrin can be effectively employed in integrated vector control operations.

Lethality of triatomines (Hemiptera: Reduviiae), vectors of Chagas' disease, feeding on blood baits containing synthetic insecticides, under laboratory conditions

A laboratory study was conducted to test the toxicity of synthetic insecticides added to defibrinated sheep blood kept at room temperature and offered as food to the following triatomine species: Triatoma infestans, Panstrongylus megistus, Triatoma vitticeps, Triatoma pseudomaculata, Triatoma brasiliensis and Rhodnius prolixus. The insecticides used, at a concentration of 1g/l, were: HCH, DDT, Malathion and Trichlorfon, and the lethalithy observed at the end of a 7-day period varied according to the active principle of each. HCH was the most effective by the oral route, killing 100% of the insects, except P. megistus (95.7%) and T. pseudomaculata (94.1%). Trichlorfon killed the insects at rates ranging from 71.8% (T. vitticeps) to 98% (R. prolixus). Malathion was slightly less efficient, killing the insects at rates from 56.8% (T. vitticeps) to 97% (T.brasiliensis). DDT was the least effective, with a killing rate of 10% (T. vitticeps) to 75% (T.brasiliensis). Since the tests were performed at room temperature, we suggest that baits of this type should be tried for the control of triatomines in the field.

Uso de imagens de radar para o cálculo da produção primária de plantas aquáticas nas várzeas da Amazônia

A área da planície de inundação da Amazônia é estimada em 300 000km² e sua produtividade primária em 1,17 x 10(14) g C yr-1. Deste total de área e produtividade, estimativas sugerem que 43% e 62%, respectivamente, são atribuídos às plantas aquáticas. Estas estimativas variam de acordo com o pulso de inundação. Por exemplo, durante o período de seca as plantas terrestres (herbáceas) geralmente ocupam áreas que apresentam plantas aquáticas na cheia. A área e a produtividade destes ecossistemas são informações essenciais para a compreensão da dinâmica biogeoquímica da Amazônia. Imagens de satélites (radar) combinadas com amostragem de campo foram utilizadas para estimar a biomassa e mapear a área de cobertura de plantas aquáticas emergentes para calcular a produção primária de plantas aquáticas na várzea do baixo Amazonas. A combinação de bandas C e L forneceu a melhor correlação (r=0,82) e um ponto de saturação de biomassa intermediário (620 gm-2) para estimar biomassa aérea. O método de segmentação e classificação por região foi utilizado para classificar combinações de bandas C e L para cada período de nível de água, e forneceu uma precisão de mapeamento maior que 95% para determinação espacial de áreas cobertas por plantas aquáticas. Combinando a distribuição espacial de plantas aquáticas, o modelo para estimativa de biomassa aérea e a porcentagem de biomassa submersa, estimou-se espacialmente uma produção primária líquida anual de 1.9x10(12) g C yr-1 (±28%) para as plantas aquáticas em uma área de 394km².

Análise do potencial de imagem TerraSAR-X para mapeamento temático no sudoeste da Amazônia brasileira

O presente trabalho tem como objetivo analisar o potencial de imagens SAR polarimétricas do sensor TerraSAR-X, no modo StripMap, para mapear o uso e cobertura da terra na região sudoeste da Amazônia brasileira. No procedimento metodológico imagens de amplitude nas polarizações A HH e A VV, A