INTERPOLAÇÃO DE DADOS NDVI PARA GERAÇÃO DE SÉRIE TEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DO CERRADO SENSU STRICTU

Autores

¹Abreu Junior, C.A.M.; ²Silva, C.R.

¹UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLANDIA Email: carlosalberto0103@hotmail.com
²UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLANDIA Email: crs@ufu.br

Resumo

INTERPOLAÇÃO DE DADOS NDVI PARA GERAÇÃO DE SÉRIE TEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DO CERRADO SENSU STRICTU Introdução O Cerrado é um dos principais biomas existentes, não só no Brasil, como na América do Sul. Segundo o Ministério do Meio Ambiente (MMA, 2016), esse bioma possui área em torno de dois milhões de quilômetros quadrados, o que equivale a cerca de 22% do território nacional. Conta com cerca de 11.627 espécies de plantas nativas já catalogadas, o que lhe atribui o reconhecimento de Savana mais rica do mundo (MAROUELLI, 2003). Tendo em vista a diversidade floral do Cerrado, torna-se importante a preservação e manejo pelo menos nas áreas de preservação, como as Estações Ecológicas. A Estação Ecológica de Pirapitinga surgiu após o represamento do Rio São Francisco, para a criação da barragem de Três Marias. Possui cerca de 50 espécies de arvores registradas, assim como alguns traços da fauna local. Destaca-se também a atividade pesqueira, que é aplicada de forma esportiva e profissional. Atualmente, é administrada pelo Instituto Chico Mendes (ICMBio), e tem sua situação fundiária totalmente regularizada (LEUZINGER et al. 2014). Devido ao fato de ser uma área relativamente pequena, torna-se mais fácil e econômico a realização de estudos, especialmente acerca da sua flora, usando imagens digitais de alta/altíssima resolução espacial, obtidas a partir de satélite. As imagens digitais são obtidas pela técnica de sensoriamento remoto, usando sensores acoplados em satélites, que captam e armazenam a radiação eletromagnética refletida pelos objetos presentes na superfície terrestre e acima dela, sem que haja contato físico entre eles (sensor x objeto) (Meneses et al. 2012). Essas imagens digitais fornecem informações úteis sobre o objeto imageado, que podem ser extraídas por meio de alguma técnica de processamento digital, como os índices de vegetação, água e/ou solos. O NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalizada) normalmente é utilizado para analisar e estudar a vegetação de uma determinada área, e nesse trabalho serve como auxílio para a análise temporal. O cálculo do NDVI é feito utilizando as bandas espectrais correspondentes aos comprimentos de ondas do infravermelho (IR) e vermelho (R), onde divide-se a diferença entre as bandas (IR-R) pela sua soma (IR+R). O resultado varia entre 1 e -1, de tal forma que quanto mais próximo de 1 indica uma maior presença de vegetação (BAPTISTA, 2002). Uma série temporal do NDVI pode descrever o comportamento ao longo do tempo de uma determinada cobertura vegetal, como cultivos e partes mais homogêneas de um bioma. Contudo, a geração de uma série completa, usando imagens orbitais, é difícil de ser gerada, dados os problemas naturais ocorridos na geração dessas imagens, tais como a presença de nuvens, problemas técnicos nos sensores e a defasagem temporal. Esses problemas causam os chamados missing data (ausência de dados), tornando a série incompleta. Nesse contexto, é proposto nesse estudo uma análise da interpolação dos dados NDVI para geração de uma série temporal completa, com dados da fitofisionomia “Cerrado Sensu Strictu” existente na Estação Ecologia de Pirapitinga, a fim de determinar um padrão para explicar o comportamento dessa fitofisionomia. Área Estudo A área de estudo desse trabalho está localizada na Mesorregião Central Mineira (Minas Gerias), e ocupa uma área envolvida pela represa Três Marias, no Rio São Francisco. A Estação Ecológica de Pirapitinga apresenta uma área de 1.384,49 hectares, e tem como bioma predominante o Cerrado. Material e Método Para o desenvolvimento desse estudo foram utilizadas imagens do sensor TM, do satélite Landsat-5, que são disponibilizadas gratuitamente no site do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). Foram utilizadas as bandas 3 (vermelho) e 4 (infravermelho), compreendidas entre 1984 a 2010; período mapeado pelo satélite citado. A metodologia foi dividida em duas etapas, sendo a primeira a preparação dos dados e, a segunda, a análise da interpolação dos valores de NDVI para geração da série temporal. Na primeira etapa foi realizado o download das imagens/bandas, um par (3 e 4) para cada mês do ano, considerando apenas as bandas com boa qualidade visual da área de estudo, isto é, sem cobertura de nuvens. Na sequência, foi realizado um recorte da imagem em torno da área de estudo, a fim de facilitar os processamentos posteriores, como o registro e o cálculo do NDVI. Todas as imagens foram registradas tendo por base a imagem referente ao primeiro ano em estudo, o ano de 1984. Após o registro, foi calculado o NDVI com o par de bandas de cada mês. Na segunda fase, os valores de NDVI foram interpolados pelos métodos de krigagem (Kriging), vizinho mais próximo (Natural Neighbor) e inverso da distância ao quadrado (Inverse-Distance Weighting) e os resultados foram comparados com alguns valores amostrais, retirados da série original. Todos os processamentos de imagens foram realizados com o software ENVI 5.0. Resultados Embora preliminares, os resultados mostraram que a interpolação por krigagem apresenta menor RMS (0.01), apresentando melhor resultado. O RMS foi determinado com os 10 pontos/valores selecionados por uma remoção aleatória na matriz dos dados temporais originais. Portanto, dados os altos índices da ação antrópica exercida sobre o Cerrado e tendo em vista a importância do estudo espaço-temporal de suas fitofisionomias para sua conservação, manutenção e manejo, esse tipo de estudo vem corroborar com a geração de dados que são base para pesquisas e tomadas de decisões que podem evitar problemas como o risco de extinção de espécies vegetais e auxiliar em ações como a recuperação de áreas degradadas. Agradecimentos Os autores agradecem á FAPEMIG (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais) pelo apoio financeiro com bolsa de iniciação científica. Referências BAPTISTA, A.C. Mapeamento de Vegetação Natural usando o Índice NDVI. Monografia. Universidade Federal

Keywords

NDVI; Cerrado; Série Temporal

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