Combining GIS and Expert Opinion to Model Landscapes for a Smallholder Forest Extension Program in Leyte, the Philippines

A Geographic Information System (GIS) was used to model datasets of Leyte Island, the Philippines, to identify land which was suitable for a forest extension program on the island. The datasets were modelled to provide maps of the distance of land from cities and towns, land which was a suitable elevation and slope for smallholder forestry and land of various soil types. An expert group was used to assign numeric site suitabilities to the soil types and maps of site suitability were used to assist the selection of municipalities for the provision of extension assistance to smallholders. Modelling of the datasets was facilitated by recent developments of the ArcGIS® suite of computer programs and derivation of elevation and slope was assisted by the availability of digital elevation models (DEM) produced by the Shuttle Radar Topography (SRTM) mission. The usefulness of GIS software as a decision support tool for small-scale forestry extension programs is discussed.

A GIS Based Assessment of Land Suitable for Growing Hoop Pine in the Atherton, Eacham and Herberton Shires of North Queensland

The area of private land suitable and available for growing hoop pine (Araucaria cunninghamii) on the Atherton Tablelands in North Queensland was modelled using a geographic information system (GIS). In Atherton, Eacham and Herberton shires, approximately 64,700 ha of privately owned land were identified as having a mean annual rainfall and soil type similar to Forestry Plantations Queensland (FPQ) hoop pine growth plots with an approximate growth rate of 20 m3 per annum. Land with slope of over 25° and land covered with native vegetation were excluded in the estimation. If land which is currently used for high-value agriculture is also excluded, the net area of land potentially suitable and available for expansion of hoop pine plantations is approximately 22,900 ha. Expert silvicultural advice emphasized the role of site preparation and weed control in affecting the long-term growth rate of hoop pine. Hence, sites with less than optimal fertility and rainfall may be considered as being potentially suitable for growing hoop pine at a lower growth rate. The datasets had been prepared at various scales and differing precision for their description of land attributes. Therefore, the results of this investigation have limited applicability for planning at the individual farm level but are useful at the regional level to target areas for plantation expansion.

A new method to estimate the infilling of alluvial sediment of glacial valleys using a sloping local base level

A new method is used to estimate the volumes of sediments of glacial valleys. This method is based on the concept of sloping local base level and requires only a digital terrain model and the limits of the alluvial valleys as input data. The bedrock surface of the glacial valley is estimated by a progressive excavation of the digital elevation model (DEM) of the filled valley area. This is performed using an iterative routine that replaces the altitude of a point of the DEM by the mean value of its neighbors minus a fixed value. The result is a curved surface, quadratic in 2D. The bedrock surface of the Rhone Valley in Switzerland was estimated by this method using the free digital terrain model Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) (~92 m resolution). The results obtained are in good agreement with the previous estimations based on seismic profiles and gravimetric modeling, with the exceptions of some particular locations. The results from the present method and those from the seismic interpretation are slightly different from the results of the gravimetric data. This discrepancy may result from the presence of large buried landslides in the bottom of the Rhone Valley.

Estudo da dinâmica espaço-temporal do bioma Pantanal por meio de imagens MODIS

O objetivo deste trabalho foi avaliar dados multitemporais, obtidos pelo sensor "moderate resolution imaging spectroradiometer" (MODIS), para o estudo da dinâmica espaço-temporal de duas sub-regiões do bioma Pantanal. Foram utilizadas 139 imagens "enhanced vegetation index" (EVI), do produto MOD13 "vegetation index", dados de altimetria oriundos do "shuttle radar topography mission" (SRTM) e dados de precipitação do "tropical rainfall measuring mission" (TRMM). Para a redução da dimensionalidade dos dados, as imagens MODIS-EVI foram amostradas com base nas curvas de nível espaçadas em 10 m. Foram aplicadas as técnicas de análise de autocorrelação e análise de agrupamentos aos dados das amostras, e a análise de componentes principais na área total da imagem. Houve dependência tanto temporal quanto espacial da resposta espectral com a precipitação. A análise de agrupamentos apontou a presença de dois grupos, o que indicou a necessidade da análise completa da área. A análise de componentes principais permitiu diferenciar quatro comportamentos distintos: as áreas permanentemente alagadas; as áreas não inundáveis, compostas por vegetação; as áreas inundáveis com maior resposta de vegetação; e áreas com vegetação ripária.

O desafio da delimitação de áreas de preservação permanente

A demarcação das áreas de proteção no topo de morros e ao longo dos divisores d'água é um processo complexo, dificultando a fiscalização e, por conseguinte, o fiel cumprimento da legislação. Como alternativa aos métodos tradicionalmente utilizados - mapas topográficos, levantamentos de campo e uso dos restituidores - na execução dessa tarefa, apresenta-se uma nova metodologia, alicerçada na modelagem numérica do relevo e implementada em um sistema de informações geográficas. O processo é todo automatizado e alicerça-se em um conceito relativamente novo de modelos digitais de elevação hidrologicamente consistentes, tendo como vantagens a confiabilidade e a reprodutibilidade dos resultados obtidos, além da economia óbvia de tempo e mão-de-obra. A partir da disponibilização gratuita pela NASA dos dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) para todo o continente americano, os resultados indicaram claramente que a aplicação da Lei Florestal no Brasil passa a ser tão-somente uma vontade política.

Relações entre qualidade da água e uso do solo em Goiás: uma análise à escala da bacia hidrográfica

Este trabalho teve por objetivo principal investigar possíveis relações entre qualidade da água e uso do solo em bacias hidrográficas de abastecimento público em Goiás. Nesse sentido, foram compilados dados de 174 captações, operadas pelo Saneamento de Goiás entre janeiro/2002 e dezembro/2004. Médias anuais de seca e de cheia, de turbidez, cor aparente, pH, cloretos e índices de coliforme total e fecal foram relacionadas, por análise de componentes principais, em um índice de qualidade de água (IQA). Com base no mapa de cobertura e uso do solo de Goiás, à escala de 1:250.000, e um mosaico de imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), foram delimitadas as bacias de 89 das captações, para as quais foi calculado um Índice Normalizado de Vegetação Remanescente (NRVI). Cor aparente, turbidez, pH, ICT e ICF estiveram aquém dos padrões legalmente requeridos em até 62,43% das captações analisadas, principalmente nos períodos de cheia, quando os piores valores de IQA são observados. Os resultados indicaram que o IQA utilizado é sensível às variações sazonais e responde ao aporte de sedimentos e matéria orgânica por escoamento superficial. Da mesma forma, esse índice se relaciona, ainda que de forma tênue, às variações regionais nos valores de NRVI. Assim, novos estudos, levando-se em conta outros parâmetros de qualidade da água (como nitrogênio e fósforo) e diferentes escalas da paisagem (ex. zona ripária), são necessários, com vistas a uma melhor determinação dessas relações.

Comparison between hydrographically conditioned digital elevation models in the morphometric charaterization of watersheds

The aim of this study was to compare the hydrographically conditioned digital elevation models (HCDEMs) generated from data of VNIR (Visible Near Infrared) sensor of ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), of SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) and topographical maps from IBGE in a scale of 1:50,000, processed in the Geographical Information System (GIS), aiming the morphometric characterization of watersheds. It was taken as basis the Sub-basin of São Bartolomeu River, obtaining morphometric characteristics from HCDEMs. Root Mean Square Error (RMSE) and cross validation were the statistics indexes used to evaluate the quality of HCDEMs. The percentage differences in the morphometric parameters obtained from these three different data sets were less than 10%, except for the mean slope (21%). In general, it was observed a good agreement between HCDEMs generated from remote sensing data and IBGE maps. The result of HCDEM ASTER was slightly higher than that from HCDEM SRTM. The HCDEM ASTER was more accurate than the HCDEM SRTM in basins with high altitudes and rugged terrain, by presenting frequency altimetry nearest to HCDEM IBGE, considered standard in this study.

SRTM resample with short distance-low nugget kriging

The shuttle radar topography mission (SRTM), was flow on the space shuttle Endeavour in February 2000, with the objective of acquiring a digital elevation model of all land between 60 degrees north latitude and 56 degrees south latitude, using interferometric synthetic aperture radar (InSAR) techniques. The SRTM data are distributed at horizontal resolution of 1 arc-second (similar to 30m) for areas within the USA and at 3 arc-second (similar to 90m) resolution for the rest of the world. A resolution of 90m can be considered suitable for the small or medium-scale analysis, but it is too coarse for more detailed purposes. One alternative is to interpolate the SRTM data at a finer resolution; it will not increase the level of detail of the original digital elevation model (DEM), but it will lead to a surface where there is the coherence of angular properties (i.e. slope, aspect) between neighbouring pixels, which is an important characteristic when dealing with terrain analysis. This work intents to show how the proper adjustment of variogram and kriging parameters, namely the nugget effect and the maximum distance within which values are used in interpolation, can be set to achieve quality results on resampling SRTM data from 3"" to 1"". We present for a test area in western USA, which includes different adjustment schemes (changes in nugget effect value and in the interpolation radius) and comparisons with the original 1"" model of the area, with the national elevation dataset (NED) DEMs, and with other interpolation methods (splines and inverse distance weighted (IDW)). The basic concepts for using kriging to resample terrain data are: (i) working only with the immediate neighbourhood of the predicted point, due to the high spatial correlation of the topographic surface and omnidirectional behaviour of variogram in short distances; (ii) adding a very small random variation to the coordinates of the points prior to interpolation, to avoid punctual artifacts generated by predicted points with the same location than original data points and; (iii) using a small value of nugget effect, to avoid smoothing that can obliterate terrain features. Drainages derived from the surfaces interpolated by kriging and by splines have a good agreement with streams derived from the 1"" NED, with correct identification of watersheds, even though a few differences occur in the positions of some rivers in flat areas. Although the 1"" surfaces resampled by kriging and splines are very similar, we consider the results produced by kriging as superior, since the spline-interpolated surface still presented some noise and linear artifacts, which were removed by kriging.

NDVI With Artificial Neural Networks For SRTM Elevation Model Improvement – Hydrological Model Application

Digital elevation model (DEM) plays a substantial role in hydrological study, from understanding the catchment characteristics, setting up a hydrological model to mapping the flood risk in the region. Depending on the nature of study and its objectives, high resolution and reliable DEM is often desired to set up a sound hydrological model. However, such source of good DEM is not always available and it is generally high-priced. Obtained through radar based remote sensing, Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) is a publicly available DEM with resolution of 92m outside US. It is a great source of DEM where no surveyed DEM is available. However, apart from the coarse resolution, SRTM suffers from inaccuracy especially on area with dense vegetation coverage due to the limitation of radar signals not penetrating through canopy. This will lead to the improper setup of the model as well as the erroneous mapping of flood risk. This paper attempts on improving SRTM dataset, using Normalised Difference Vegetation Index (NDVI), derived from Visible Red and Near Infra-Red band obtained from Landsat with resolution of 30m, and Artificial Neural Networks (ANN). The assessment of the improvement and the applicability of this method in hydrology would be highlighted and discussed.

Remote sensing analysis of depositional landforms in alluvial settings: Method development and application to the Taquari megafan, Pantanal (Brazil)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização das falhas de transferência na porção norte da Bacia de Santos a partir da integração de dados geológicos e geofísicos

Structures transverse/sub-transverse to the shoreline have been identified and characterized on the precambrian basement outcrop on the continent adjacent to the northern Santos Basin. These structures were analyzed from images of digital elevation model SRTM 90m by extracting NW-SE lineaments that intersect the NE-SW foliation. The lineaments were selected, classified into 48 segments that extend toward offshore, and correlated with basin structures. In the basin 25 2D seismic sections, 12 well logs and data from potential methods were interpreted, identifying the key stratigraphic levels and the major structures. Structural maps of each horizon were generated. Six transfer faults (FTs) were recognized and named FT-1 to FT-6, whose extensions correspond to continental lineaments named FC1 to FC6. The FTs are related to the basin deformation and evolution. In seismic sections, these faults have lateral slip in flower structures, displacement inversions from normal at the top to reverse at the base, abrupt changes in thickness or even disappearance of the seismic reflectors. The structural map of the Basement and Top of the Rift shows control of some depocenters by faults and displacements in some areas. The maps of potential methods indicate that there are pronounced anomaly shifts in some areas, associated with FTs. Some seismic sections indicate reactivation of FTs when they intersect horizons from the basement until the most recent layers. The 3D integration of data facilitated the observation of the FT extensions in the continent discontinuity.

Geoprocessamento aplicado ao desenvolvimento de uma base de dados do Município de Botucatu

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação da exatidão cartográfica de dados SRTM e atualização da carta plani-altimétrica Salinópolis - NE do Pará

As informações topográficas existentes para o território brasileiro, na escala 1:100.000, cobrem apenas 75,39% da área nacional, restando ainda imensos vazios cartográficos, principalmente na região Amazônica. Essas informações eram oriundas de métodos de restituição aerofotogramétricas, aplicados em fotos aéreas das décadas de 60 a 80. Devido à grande complexidade dos métodos empregados e a outros problemas de ordem técnico-financeira, grande parte das cartas plani-altimétricas está desatualizada, fato que compromete a utilização das mesmas. Atualmente, as informações topográficas são largamente extraídas a partir de modelos digitais de elevação, como por exemplo, as imagens do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Neste trabalho, o modelo de elevação do SRTM foi analisado com base no Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC) altimétrico, na atualização altimétrica da carta Plani-altimétrica Salinópolis do ano de 1982. A análise do PEC altimétrico do SRTM referente à região de Salinópolis, revelou que o mesmo pode ser utilizado na escala 1:50.000 classe C e escala 1:100.000 classe A. Já que as imagens SRTM são compatíveis com a escala e classe da carta Salinópolis, utilizou-se a versão original do SRTM (90 metros resolução espacial) para atualização altimétrica da carta Salinópolis e imagens TM Landsat-5, como base planimétrica, seguindo os parâmetros adotados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Com a atualização da carta constatou-se várias diferenças, principalmente em relação à planimetria. A atualização das cartas é de grande importância, principalmente em regiões costeiras, devido à dinâmica e intensidade dos diferentes processos naturais e antrópicos atuantes, além disso, esta metodologia pode servir de base para a atualização de outras cartas e até mesmo a geração de novas cartas em locais de vazios cartográficos, resolvendo assim a questão da falta de informação topográfica em determinadas escalas. Palavras-chave: SRTM, atualização cartográfica, carta plani-altimétrica, Amazônia.

Mapeamento de ambientes costeiros tropicais (Golfão Maranhense, Brasil) utilizando imagens de sensores remotos orbitais

Este trabalho apresenta os resultados do reconhecimento e mapeamento dos ambientes costeiros da região do Golfão Maranhense, Brasil, utilizando uma abordagem metodológica que incluiu: (a) análise integrada com base no processamento digital de imagens, ópticas Landsat-4 TM e SPOT-2 HRV, de imagens SAR (Synthetic Aperture Radar) do RADARSAT-1, e dados de elevação da SRTM (Shuttle Radar Topography Mission); (b) sistema de informações geográficas; e (c) levantamentos de campo relativos à geomorfologia, topografia e sedimentologia. Os ambientes costeiros, assim mapeados foram agrupados em quatro setores: Setor 1, com pântanos salinos, pântanos de água doce, lagos intermitentes e canal estuarino; Setor 2, abrangendo tabuleiro costeiro, planície de maré lamosa, planície fluvial, planície de maré arenosa, praias de macromaré, área construída e lagos artificiais; Setor 3, com manguezal, paleodunas e planície de maré mista; e Setor 4, constituído por dunas móveis. Além disso, foram também reconhecidos lagos perenes, deltas de maré vazante e planícies de supramaré arenosas. O processamento digital e a análise visual das imagens de sensores remotos orbitais, associados ao uso de sistemas de informações geográficas, mostraram-se eficazes no mapeamento de zonas costeiras tropicais, possibilitando a geração de produtos com boa acurácia e precisão cartográfica.

Reconhecimento e mapeamento dos ambientes costeiros para geração de mapas de ISA ao derramamento de óleo, Amazônia oriental

Acidentes relacionados ao transporte de petróleo constituem uma ameaça às zonas costeiras de todo o mundo, pois se trata de um evento ecologicamente desastroso podendo causar sérios danos ao meio ambiente. Na costa nordeste do Pará ocorre intenso fluxo de navios e balsas transportando petróleo e derivados, daí a necessidade de estabelecer estratégias de prevenção e gestão dos impactos ambientais ao derrame de óleo para elaboração de planos de emergência. O objetivo deste trabalho é gerar o mapa dos ambientes costeiros e o mapa de índice de sensibilidade ambiental ao derrame de óleo dos ambientes costeiros de uma porção da costa nordeste do Pará. A metodologia consistiu no processamento digital de imagens Landsat ETM+7, associadas aos dados do MDE do SRTM (shuttle radar topography mission) e aos dados de campo, em ambiente de SIG (sistema de informação geográfica). Os resultados permitiram o reconhecimento e a descrição de cinco unidades geomorfológicas e de ambientes sedimentares; identificação e hierarquização de nove índices de sensibilidade ambiental (ISA); além da geração do mapa de índice de sensibilidade ambiental ao derramamento de óleo. As técnicas de sensoriamento remoto e SIG mostraram ser importantes ferramentas no reconhecimento dos ambientes costeiros e geração dos mapas propostos.