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Título: Análise do potencial de séries temporais de índices de vegetação (NDVI e EVI) do sensor modis para detecção de desmatamentos no bioma Cerrado
Autor(es): Bayma, Adriana Panhol
Orientador(es): Sano, Edson Eyji
Assunto: Sensoriamento remoto
Savanas
Cerrados
Data de publicação: 11-Mai-2015
Referência: BAYMA, Adriana Panhol. Análise do potencial de séries temporais de índices de vegetação (NDVI e EVI) do sensor modis para detecção de desmatamentos no bioma Cerrado. 2015. 99 f., il. Dissertação (Mestrado em Geociências Aplicadas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2015.
Resumo: O Cerrado é reconhecido como a savana mais biodiversa do mundo e localiza-se na porção central do país, onde se encontram as principais nascentes de importantes bacias hidrográficas brasileiras. É um bioma caracterizado por uma ampla variedade de formações fisionômicas, determinadas por fatores como solos, disponibilidade hídrica e pela forte sazonalidade climática. Apesar de sua importância ambiental, o Cerrado vem sofrendo rápidas alterações de origens antrópicas, devido à crescente pressão para a abertura de novas áreas produtivas, sendo que aproximadamente 50% de sua área já foram desmatadas. A utilização de índices de vegetação de imagens de satélite proporciona obtenção de informações sobre mudanças no uso e cobertura da terra ao estimar parâmetros biofísicos relacionados ao estado da vegetação, entre eles, padrões sazonais. Este estudo teve por objetivo avaliar o uso de séries temporais do índice de vegetação normalizada pela diferença (NDVI) e do índice de vegetação realçado (EVI) do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) para detecção de desmatamentos no bioma Cerrado. Esses dois índices estão disponíveis no produto MOD13Q1, com resolução espacial de 250 m. O período considerado foi de 2000 a 2013. A área de estudo foi composta por quatro municípios: Jataí/GO, Luís Eduardo Magalhães/BA, Mateiros/TO e São Miguel do Araguaia/GO. As séries temporais foram suavizadas pelo filtro de logística dupla, disponível no programa TIMESAT. Em seguida, foram extraídas as assinaturas temporais representativas das formações vegetacionais encontradas em cada município nos trabalhos de campo realizados em 2013 e 2014 (formações florestais nos municípios de Jataí e São Miguel do Araguaia; formações savânicas nos quatro municípios; e formações campestres em Mateiros). Testes estatísticos de Kruskal-Wallis indicaram que não é possível definir assinaturas temporais únicas para cada formação vegetacional e para todo o Cerrado. Dessa forma, foram definidas duas assinaturas temporais para as formações florestais, duas assinaturas temporais para as formações savânicas (uma para Jataí e São Miguel do Araguaia e outra para Luís Eduardo Magalhães e Mateiros) e uma assinatura temporal para as formações campestres. Em cada uma dessas assinaturas, foram delimitados os limiares de desmatamento, que são os valores mínimos de EVI e NDVI abaixo dos quais podem ser considerados como desmatamento (por exemplo, os limiares de desmatamento do EVI para formações florestais de Jataí e São Miguel do Araguaia foram, respectivamente, 0,38 e 0,64). Em seguida, foram selecionados alguns pixels do MODIS que apresentaram, em algum ponto das séries temporais, índices abaixo dos limiares preestabelecidos. Validação com imagens dos satélites Landsat e ResourceSat (resoluções espaciais de 30 m e 24 m, respectivamente) indicaram que é possível detectar desmatamento em séries temporais de formações florestais e savânicas. O NDVI mostrou maior sensibilidade que o EVI para detectar desmatamento (magnitude da queda dos valores de NDVI nos pontos de desmatamento foi maior do que a de EVI).
Abstract: The Cerrado is recognized as the most biodiverse savanna in the world and is located in the central portion of the country, where we find most of the sources of water springs of major Brazilian river basins. Cerrado is characterized by a wide variety of vegetation formations, determined by factors such as soil variety, water availability and strong climatic seasonality. Despite its environmental importance, the Cerrado is experiencing rapid land conver changes due to increasing pressure for new areas for food and energy production, with ~ 50% of its area already deforested. Satellite-based vegetation indices can provide information about land use and land cover changes or estimates about biophysical parameters related to the state of the vegetation, including seasonal patterns. This study aimed to evaluate the use of time series of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Enhanced Vegetation Index (EVI) from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor for deforestation detection in the Cerrado biome. These two indices are available in the MOD13Q1 product, with spatial resolution of 250 m. The time period considered was from 2000 to 2013. The study area consisted of four municipalities: Jataí/GO, Luís Eduardo Magalhães/BA, Mateiros/TO and São Miguel do Araguaia/GO. The time series were smoothed by the double logistic filter available in the TIMESAT program. Then, we extracted representative temporal signatures of vegetation formations found in each municipality during the field work conducted in 2013 and 2014 (forestlands in the municipalities of Jataí and São Miguel do Araguaia; shrublands in the four municipalities and grasslands in Mateiros). Kruskal-Wallis statistical tests indicated that it is not possible to obtain unique temporal signatures for each vegetation formation and for the entire Cerrado. Accordingly, we defined two temporal signatures for forestlands, two temporal signatures for shrublands (one for Jataí and São Miguel do Araguaia and another for Luis Eduardo Magalhães and Mateiros) and one temporal signature for grasslands. In each of these signatures, deforestation thresholds were defined, which correspond to the minimum values of EVI and NDVI below of which can be considered as deforestation (for example, the deforestation thresholds of EVI and for forestlands of Jataí and São Miguel do Araguaia were, respectively, 0.38 and 0.64). Then we selected some MODIS pixels showing, at some point in the time series, values lower than the predetermined thresholds. Validation with Landsat and Resourcesat satellite images (spatial resolution of 30 m and 24 m, respectively) indicated that it is possible to detect deforestation in time series of forestlands and shrublands. NDVI showed higher sensitivity than EVI to detect deforestation (magnitude of the decrease in NDVI values at the points of deforestation was higher than that from EVI).
Informações adicionais: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2015.
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
DOI: http://dx.doi.org/10.26512/2015.03.D.18115
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