ESTUDOS FLORESTAIS COM IMAGENS DE RADAR

Remote sensing products provide information about the status and coverage of Earth´s land surface vegetation c. SAR (Synthetic Aperture Radar) systems are active sensors that provide cloud-free images suited for forest studies. This article presents an introduction to radar fundamentals, followed by a non exhaustive review of articles covering forest mapping, inventory and biomass estimation with SAR images. To conclude, past, recent and planned orbital SAR systems are presented as a guide to the future directions of forest studies with radar data.Informações sobre o estado e extensão da cobertura vegetal do planeta podem ser fornecidas através de produtos de sensoriamento remoto. Imagens SAR (Synthetic Aperture Radar - radar de abertura sintética), por não serem suscetíveis a condições atmosféricas, resolvem o problema da cobertura de nuvens em imagens adquiridas remotamente e têm sido utilizados de maneira crescente no estudo de florestas. Este artigo apresenta uma introdução aos fundamentos do sensoriamento remoto por radar, seguidos por uma revisão de artigos que tratam das aplicações de imagens SAR no mapeamento de tipos florestais, assim como nos inventários e estimativas de biomassa florestal. Os sistemas SAR orbitais passados, atuais e planejados são apresentados, juntamente com uma tentativa de estabelecer as possibilidades futuras no estudo de florestas por radar

Idade das árvores como fator de ajuste ao NDVI

This study aimed to increase satellite-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) sensitivity to biophysical parameters changes with aid of a forest age-based adjustment factor. This factor is defined as a ratio between stand age and age of rotation, which value multiplied by Landsat-5/TM-derived NDVI generated the so-called adjusted index NDVI_a. Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) was also calculated. The relationship between these vegetation indices (VI) with Eucalyptus and Pinus stands’ wood volume was investigated. The adjustment factor caused an increase in NDVI dynamic range values, since older stands tended to be assigned with highest NDVI values, while younger ones tended to be forced to assume lower NDVI values. As a result, direct and significant relationship between NDVI_a and wood volume could be maintained for wider ranges of wood volume. However, it was observed that NDVI_a was only statistically superior to NDVI and SAVI when a detailed age dataset is available. It is conclude that, the stand age has potential to improve NDVI sensitivity to biophysical parameters allowing that quantitative estimates could be made since young to adult stands.Este estudo teve por objetivo aumentar a sensibilidade do NDVI, derivado de imagem de satélite, às variações de parâmetros biofísicos através do uso de um fator de ajuste baseado na idade da floresta. Este fator é definido como a razão entre a idade do povoamento e a idade de rotação, cujo valor multiplicado pelo NDVI (derivado de imagens Landsat-5/TM) gerou um índice ajustado chamado NDVI_a. SAVI também foi calculado. A relação entre estes índices de vegetação com volume de madeira de Eucalyptus e Pinus foi investigada. O fator de ajuste fez com que ocorresse um aumento no intervalo dinâmico do NDVI, uma vez que povoamentos mais velhos tenderam a assumir os valores mais altos do NDVI, enquanto nos povoamentos mais novos o NDVI tendeu a assumir valores mais baixos. Desta maneira, relações diretas e significativas entre NDVI_a e volume de madeira puderam ser mantidas em intervalos mais amplos de volume de madeira. Contudo, se observou que NDVI_a só foi estatisticamente superior ao NDVI e SAVI quando se dispunha de dados com valores de idade detalhados. Conclui-se que, a idade do povoamento florestal tem potencial para melhorar a sensibilidade do NDVI aos parâmetros biofísicos permitindo que estimativas possam ser feitas desde povoamentos novos até povoamentos adultos

Utilização de imagens SAR na classificação de formações florestais brasileiras

Brazil has a large territorial area with a large cover of vegetation and several forest typologies with different physiognomies. It is necessary to map the forest areas in the country in order to know the spatial distribution and the dynamics of each forest formation. An efficient and reliable way to obtain this information is using remote sensing techniques, and radar – SAR - imaging can be applied, which in turn has been the focus of many researchers. Thus, the objective of the present study is to gather scientific productions related to the use of radar images applied to the mapping of different forests in Brazil, analyzing the most recent approaches and classification techniques. There was a significant application of SAR images in forests of the Amazon biome, mainly for the detection of deforestation. The images of the ALOS/PALSAR L-band radar system were the most used in the mapping of forest typologies, associated to several classifier algorithms, such as: Iterated Conditional Modes, Maximum Likelihood and random forest. The data types worked in the classifications varied according to the polarimetric capacity of each image, with emphasis on the greater use of backscattering coefficients and attributes extracted from matrix decompositions. It was also observed that most studies related SAR data to those obtained by optical sensors. Therefore, the present study made it possible to gather several applications of classification techniques for the discrimination of forest formations in Brazil using microwave imaging, indicating the potentiality of the various classifiers with SAR images, and showing that radar systems are an important technology that is being used for mapping forests in the country.O Brasil tem uma vasta área territorial com várias tipologias florestais compostas por diferentes fisionomias. É necessário o mapeamento das áreas de florestas no país, com o intuito de se conhecer sua distribuição espacial, bem como de avaliar sua dinâmica de expansão ou redução. Uma forma eficiente e confiável de se obter tais informações se dá por meio de técnicas de sensoriamento remoto, podendo ser aplicado o imageamento por radar (micro-ondas), que por sua vez tem sido o foco de muitos pesquisadores. Sendo assim, o objetivo do presente estudo é reunir as produções científicas relacionadas à utilização de imagens de radar aplicadas ao mapeamento das diferentes florestas no Brasil, analisando as mais recentes abordagens e técnicas de classificação. Notou-se uma significativa aplicação de imagens SAR em florestas do bioma Amazônia, principalmente para a detecção do desmatamento. As imagens do sistema do radar de banda L do ALOS/PALSAR foram as mais utilizadas nos mapeamentos das tipologias florestais, associadas a vários algoritmos classificadores, tais como: Iterated Conditional Modes, Máxima Verossimilhança e random forest. Os tipos de dados trabalhados nas classificações variaram de acordo com a capacidade polarimétrica de cada imagem, com destaque à maior utilização dos coeficientes de retroespalhamento e atributos extraídos das decomposições de suas matrizes. Observou-se ainda que a maioria dos trabalhos relacionaram os dados SAR com os obtidos por sensores ópticos. Portanto, o presente estudo possibilitou reunir várias aplicações de técnicas de classificação para a discriminação de diferentes formações florestais no Brasil utilizando o imageamento por micro-ondas, indicando a potencialidade dos vários classificadores nos dados SAR, mostrando que os sistemas de radar são uma importante tecnologia utilizada para o mapeamento de florestas no país

Métricas fenológicas da vegetação de pastagens do Rio Grande do Sul, Brasil

Considering that plant phenology studies allow establishing relationships between phenological patterns of vegetation and changes caused by climate variability, the aim of this study was to obtain phenological metrics for the predominant grassland typologies in Rio Grande do Sul State, Brazil (latitudes 27º 05’ and 33º 45’ S and longitudes 49° 43’ and 57º 39’ W) and to evaluate the spatial-temporal distribution pattern of these metrics under the influence of the subtropical climate variability. The phenological metrics were obtained based on the time series of the EVI (Enhanced Vegetation Index), of the sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), for the period from 2001 to 2014, through the Timesat program. Eleven phenological metrics were extracted, identifying the presence of two spatial distribution patterns of grass-dominated typologies in the Rio Grande do Sul state, Brazil, one located in the south-central region and the other located in the northeast, along the coast and in the western portion of the state. In addition, it was also observed that the phenological pattern of the grassland vegetation of the state of Rio Grande do Sul, Brazil, is controlled by the seasonality of vegetation, mainly associated with the variations in air temperature.Considerando que o estudo da fenologia vegetal permite estabelecer relações entre o padrão fenológico da vegetação e as alterações causadas pela variabilidade climática, o objetivo deste trabalho foi obter métricas fenológicas para as tipologias de vegetação de pastagens predominantes no Rio Grande do Sul (latitudes 27º 05’ e 33º 45’ S e longitudes 49° 43’ e 57º 39’ W) e avaliar o padrão de distribuição espaçotemporal destas métricas sob influência da variabilidade climática subtropical. A obtenção de 11 métricas fenológicas foi realizada com base na série temporal do EVI (Enhanced Vegetation Index) do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), para o período de 2001 a 2014, por meio do programa Timesat. Identificou-se a presença de dois grupos espaciais de tipologias campestres no Estado do Rio Grande do Sul, um na região centro-sul e outro na região nordeste, ao longo do litoral e no oeste do Estado. Observou-se ainda que o padrão fenológico da vegetação de pastagens do Rio Grande do Sul é controlado pela sazonalidade da vegetação associada, principalmente, à variação da temperatura do ar

FRAGMENTAÇÃO DA COBERTURA FLORESTAL NO MUNICÍPIO DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS (SP) ENTRE 1973 E 2004

Remote sensing data and techniques, coupled with landscape ecology metrics, were used to investigate the fragmentation of forest patches in São José dos Campos municipality over 30 years. 1973 and 2004 Landsat sensors images were classified, generating land use/cover maps. These maps were used to calculate landscape ecology metrics for forest patches in the Fragstats software. Results showed a landscape highly fragmented and with increasing forest degradation throughout the period of study. The number of forest patches increased, along with a decrease in mean patch size, denotes fragmentation and reduction of forest area in São José dos Campos. The remaining metrics were also indicative of forest degradation, such as increasing edge length and reduction of area core for forest patches. Additional studies are needed to refine the analysis presented here, such as to gather data on forest inventories to allow attempts on conservation planning. Keywords: landscape ecology, landscape metrics, remote sensing, São José dos Campos (Brazil).Este trabalho apresenta os resultados da análise temporal de dados de sensoriamento remoto para a quantificação da fragmentação da cobertura florestal em São José dos Campos (SP) em um período aproximado de 30 anos (1973 a 2004). Para tanto, foram utilizadas técnicas de geoprocesamento e de ecologia de paisagens. Resultados apontaram uma paisagem altamente fragmentada, com aumento do número de fragmentos e diminuição do tamanho médio dos fragmentos florestais no período de estudo.As demais métricas também indicaram aumento das áreas de borda e diminuição da área central dos fragmentos florestais. Estudos adicionais são necessários, para refinar o conhecimento de campo e permitir a definição de prioridades de conservação no município. Palavras-chave: ecologia de paisagens, métricas de paisagem, sensoriamento remoto, São José dos Campos (SP)

IDENTIFICAÇÃO ESPECTRAL DE MATERIAIS URBANOS COM A TÉCNICA MAPEADOR DE ÂNGULO ESPECTRAL (SAM) E O SENSOR DE ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL GEOEYE-1

As áreas urbanas são constituídas por um conjunto diversificado de materiais fabricados e naturais, dispostos de forma complexa pelo homem para sua sobrevivência. O sensoriamento remoto é uma ferramenta com potencial para obtenção de dados espectrais de materiais urbanos e suas condições. Neste trabalho, foi avaliada a potencialidade de identificação espectral dos materiais urbanos numa imagem multiespectral GeoEye-1 utilizando a técnica de mapeamento espectral SAM (Spectral Angle Mapper), que determina a similaridade espectral entre as curvas espectrais de vários píxeis, calculando um angulo entre eles, sendo que a variação angular possibilita discriminar feições espectrais dos alvos. Os resultados obtidos mostraram que a técnica SAM, permitiu a identificação das características espectrais de alvos fabricados e naturais com algumas limitações devido principalmente à heterogeneidade de alvos urbanos e mistura espectral. Assim foi possível a identificação de alvos urbanos com exatidão maior a 50%. A imagem GeoEye-1 proporciona uma aproximação à identificação de padrões intraurbanos considerando a resposta espectral dos alvos, mas pode ser aperfeiçoado utilizando imagens hiperespectrais assim como outros métodos de classificação que considerem padrões de forma, textura e comportamento espectral.

Potential areas to native forest occurrence through the geomorphometric data and hydrography, Campos de Cima da Serra Region – RS

As florestas exercem um importante papel na manutenção da biodiversidade natural. Estudos que envolvem a compreensão da dinâmica florestal podem auxiliar nas medidas de mitigação e compensação ambiental, diante dos impactos negativos provocados pelo homem. Neste trabalho, a Floresta Ombrófila Mista foi mapeada com o auxílio de imagens do satélite Landsat 5, na região nordeste do Rio Grande do Sul. O mapeamento serviu de base para a análise estatística da relação da floresta com cinco tipos de variáveis geomorfométricas, obtidas a partir dos dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) e a base hidrográfica (escala 1:50.000). Foi estabelecida a relação de ocorrência da vegetação arbórea ao longo do relevo por meio de um mapa de áreas potenciais à formação florestal, gerado pela análise multicritério. As áreas de floresta mapeadas representam 27% do total da área de estudo (9.004,38 km²). As análises indicaram a declividade como fator importante na distribuição espacial da floresta, aliado à proximidade dessa vegetação com a hidrografia local. O mapa de vegetação potencial gerado pela integração entre a declividade e a hidrografia representa 65% da floresta identificada em 2010. Os resultados indicam a possibilidade de aproximação florestal sobre a matriz campestre entre as bacias hidrográficas Taquari-Antas e Apuaê-Inhandava, potencializada pelas sub-bacias dos rios Touros e Cerquinha, ambos tributários do rio Pelotas.Forest play an important role in maintaining natural biodiversity. Studies to understand the forest dynamics may assist in mitigation and environmental compensation result from the human impact on the environment. In the present study, the araucaria forest was mapped through satellite images of Landsat 5 in the northeast region of Rio Grande do Sul state. The mapping was used as basis for the statistical analysis of the forest relation with five types of geomorphometric variables derived from SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) data and watershed (scale 1:50.000). The relation of tree vegetation occurrence along the relief through a map of potential areas to forest shaping was established, generated by Multi-Criteria Evaluation. The mapped forest areas represent 27% of all study area (9.004,38 km²). The analysis indicated the slope as a factor in the forest spatial distribution combined to the proximity of this vegetation with local hydrography. The map of potential vegetation generated by the integration between slope and hydrography represents 65% of the identifi ed forest in 2010. The results present the possibility of forest approximation on the grassland matrix between the Taquari-Antas and Apuaê-Inhandava watersheds, through the Touros and Cerquinha sub-basins, both Pelotas river tributaries

ANÁLISE COMPARATIVA DO NDVI EM FITOFISIONOMIAS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO MARCOS

Este trabalho objetivou a comparação da fenologia de fitofisionomias de cerrado e classes de cobertura da terra utilizando o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) na Bacia Hidrográfica do rio São Marcos. As etapas de trabalho foram: (1) identificação espacial de cada classe de cobertura da terrautilizando o mapa de vegetação PROBIO; (2) vetorização de amostras em cada uma das áreas; (3) extração das médias de NDVI para todas as cenas MODIS entre os anos 2001 e 2011 e (4) elaboração dos gráficos da série temporal para cada fitofisionomia e classe de cobertura da terra. Os resultados mostraram semelhança na distribuição sazonal do NDVI para as áreas de savana parque e gramíneo-lenhosa, sendo que as diferenças anuais se dão em função da época chuvosa ou seca. A área de agricultura apresentou diferença anual mais abrupta devido à ocorrência de monocultura. Na área de atividade pecuária ocorreu diferença sazonal em função das épocas chuvosa e seca, e alteração para valores maiores de NDVI a partir do ano 2005, possivelmente pela inserção de pastagem plantada no local. A utilização do NDVI permitiu a comparação entre afenologia dasfitofisionomias e o entendimento da dinâmica de cobertura da terraque ocorre na área de estud

ANÁLISE TEMPORAL DA SILVICULTURA NO SUDESTE DO RIO GRANDE DO SUL

O objetivo desta pesquisa foi analisar a expansão da silvicultura no sudeste do Rio Grande do Sul por meio de uma série temporal de imagens orbitais Landsat. Para isso, foram obtidas imagens do satélite Landsat 5 (sensor Thematic Mapper) correspondentes a quatro datas (1986, 1998, 2006 e 2011). As imagens foram inseridas no aplicativo SPRING onde foi realizada a interpreta ção visual das imagens. A partir da classificação das imagens das diferentes datas (1986- 2011), foi possível verificar um aumento de 57.829 ha de áreas destinadas à silvicultura (incluindo plantios de eucalipto, pinus e acácia-negra). Com este resultado, conclui-se que a utilização de imagens de sensoriamento remoto mostra-se como uma ferramenta eficaz para análise da dinâmica espacial de áreas de silvicultura, corroborando o aumento desta prática de manejo florestal no R

EFEITO DA RESOLUÇÃO DE MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO NA DERIVAÇÃO DO ÍNDICE TOPOGRÁFICO DE UMIDADE: ESTUDO DE CASO NO MUNICÍPIO DE PALMITINHO

A topografia exerce um importante controle sobre os processos hidrológicos. Uma abordagem para quantificar esse controle é o Índice Topográfico de Umidade (ITU). Este índice é determinado a partir de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) em ambiente do sistema de informação geográfica. Embora o cálculo seja relativamente simples, as diferenças de resoluções entre os MDEs podem ter impactos significativos sobre o ITU. A proposta deste trabalho foi analisar os efeitos da resolução de MDEs no cálculo do ITU para o município de Palmitinho, a fim de selecionar a melhor resolução de MDE capaz de separar as áreas com potencial de saturação hídrica e geração de escoamento superficial. O ITU foi calculado com base nos atributos do terreno declividade e área de contribuição específica a partir de três MDEs de diferentes resoluções (20m, 30m e 90m). Os resultados foram comparados em termos de diferenças quantitativas e de distribuição espacial. A comparação entre os índices revelou que conforme a resolução dos MDEs diminuem os intervalos do ITU também diminuem. Isso tem como consequência subestimar áreas úmidas e superestimar as áreas secas. O MDE de resolução mais fina apresentou com mais detalhe as áreas com potencial de geração de escoamento superficial