Modis time series applied to crop succession of soybean (Glycine max (L.) Merril) and maize (Zea mays L.) in no-tillage system

Abstract

Os sensores orbitais com alta resolução temporal proporcionam identificar as etapas fenológicas dos cultivos agrícolas. O presente artigo teve como objetivo analisar séries temporais do sensor Moderate Imaging Spectroradiometer (MODIS) para a descrição das sucessões soja-milho e milho-soja em sistema de plantio direto. As imagens utilizadas são os produtos de reflectância de superfície composição de oito dias (MOD09), contendo sete bandassobre um período de 12 anos (200-2011). A metodologia adotada pode ser subdividida nas seguintes etapas: (a) eliminação dos ruídos das séries temporais a partir da combinação do filtro de mediana com a Fração Mínima de Ruido (FMR), (c) elaboração dos índices de vegetação Normalized Difference Vegetation Index (NDVI); Enhanced Vegetation Index (EVI) e Normalized Difference Water Index (NDWI); (c) análise estatística com o propósito de identificar a correspondência das séries temporais com as fases de sucessão de culturas soja e milho. Os dados temporais NDVI, EVI, e NDWI apresentam respostas sazonais para o cultivo de sucessão de milho-soja e soja-milho, mostrando-se consistentes com a fenologia das culturas. Os perfis temporais tratados evidenciaram os comportamentos ao longo do tempo, sendo que a soja como primeira cultura apresentou maiores valores para todos os índices avaliados. A soja apresentou em média um ciclo de 143 dias, com início da semeadura em 23 de outubro. O ciclo produtivo médio do milho como cultura principal foi 127 dias, com início em 08 de novembro. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe orbital sensors with high temporal resolution allowed improvements in the phonological stages characterization. This paper aimed to analyze time series from Moderate Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor for the soybeancorn and corn-soybean succession in no-tillage system. The images used are the MODIS surface reflectance 8-day composite products (MOD09), containing seven-band over a 12-year period (2000-2011). The methodology can be subdivided into the following steps: (a) noise elimination of time series combining the median filter with a Minimum Noise Fraction (MNF); (c) application of vegetation indices: Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI) and Normalized Difference Water Index (NDWI); and (c) statistical analysis in order to identify the correspondence of the time series with the phases of crop rotation soybeans and corn. EVI, NDVI and NDWI temporal profiles show seasonal responses to crop succession of corn-soybeans and soybeans- corn. Temporal signatures were consistent with the general phenological characteristics. The smoothed temporal profiles evidenced the behavior through the time and that the soybean as first crop showed the highest values for all vegetation indices evaluated. The soybean had an average 143-days cycle, beginning in October 23th. The average productive cycles of the maize as main crop were 127-days, starting in November 8th