USO DE IMAGENS DO LANDSAT 8 PARA DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO ENTRE A TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE E O ÍNDICE DE VEGETAÇÃO EM MUNICÍPIOS DA GRANDE VITÓRIA

Autores

¹Coutinho Cola, C.; ²Barros Lopes, B.; ³Sanches Bazan, W.

¹INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Email: caiocoutinho.cola@gmail.com
²INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Email: bruno_b_lopes@yahoo.com.br
³INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Email: wimerson.bazan@ifes.edu.br

Resumo

USO DE IMAGENS DO LANDSAT 8 PARA DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO ENTRE A TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE E O ÍNDICE DE VEGETAÇÃO EM MUNICÍPIOS DA GRANDE VITÓRIA Autores: Caio Coutinho Cola; Bruno Barros Lopes; Wimerson Sanches Bazan O Sensoriamento Remoto é uma Ciência que possibilita a aquisição de informações a cerca da superfície terrestre sem a necessidade de contato físico com os objetos e materiais que a compõe, propiciando o monitoramento, medição e análise de importantes características biofísicas e atividades humanas na Terra (Elachi, 1987; Jensen, 2009). Associada ao uso de ferramentas de processamento digital de imagens (PDI) e Sistemas de Informações Geográficas (SIG), esta Ciência permite, por exemplo, que seja estudada a relação entre a temperatura de superfície e presença de vegetação em qualquer lugar da Terra, desde que haja disponibilidade de imageamento multiespectral em faixas específicas para tal finalidade. Para tanto, o presente trabalho fornece os resultados do estudo da relação existente entre a Temperatura da Superfície Terrestre (TST) e a presença de cobertura vegetal, identificada por meio do uso do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). Para tanto, foram utilizadas as imagens do satélite LANDSAT 8 que é administrado pela USGS em conjunto com a NASA. Especificamente, foram utilizadas as bandas espectrais 4, 5 e 10, cujo imageamento data do dia 27/07/2016. Estas bandas representam, respectivamente, as faixas do vermelho (0,64 – 0,67 µm), infravermelho próximo (0,85 – 0,88 µm) e infravermelho termal (10,60 – 11,19 µm). A área de estudo compreende os municípios de Vitória, Vila Velha e Serra, no estado do Espírito Santo, com um buffer de 10 km em torno dos seus limites políticos, incluindo, portanto, parte dos municípios vizinhos, além de uma faixa de mar. A TST é abordada pelos estudos de Ayoade (2011), tratando-se de um indicador físico que se refere ao fluxo de calor resultante do balanço entre a radiação que chega e que sai de um determinado objeto e pode ser calculada em graus Celsius a partir das faixas 10 e 11 oriundas sensor TIRS (Thermal Infrared Sensor) acoplado ao LANDSAT 8. Por sua vez o NDVI é um índice que normaliza a diferença da vegetação e escalona os níveis de vegetação dentro do intervalo de -1 a +1, podendo ser obtido a partir das bandas 4 e 5, adquiridas pelo sensor OLI (Operational Land Imager) do LANDSAT 8. Os maiores valores deste índice apontam a presença de vegetação (Rouse et al., 1974). A metodologia proposta para atendimento do escopo deste trabalho compreendeu a produção de mapas de TST e NDVI na área de estudo, os quais foram visualmente confrontados e apoiados pela análise gráfica dos resultados de uma regressão linear, acompanhada do cálculo da correlação entre as variáveis TST e NDVI. Ressalta-se que os dados de TST e NDVI foram interpolados para uma amostra regular de pontos distribuídos por toda a área com espaçamento de 500 m. Adicionalmente, para apoiar a confrontação visual utilizou-se de um ortomosaico produzido por aerofotogrametria digital na área de estudo, com resolução espacial de 25 cm. Na análise da dispersão das variáveis TST e NDVI para a área de estudo, percebeu-se que a linha de tendência existente não era linear, sendo melhor representada por um polinômio de grau 3. Uma vez definida a linha de tendência, o Coeficiente de Determinação R² (varia de 0 a 1) pôde ser obtido a partir do quadrado do Coeficiente de Correlação R (varia de -1 a 1). O Coeficiente de Determinação igual a 0 significa a ausência de correlação entre as variáveis, enquanto que 1 significa uma correlação perfeita. Graficamente é possível determinar se a correlação é positiva ou negativa pelo comportamento da linha de tendência. No gráfico gerado, o Coeficiente de Determinação (R²) foi de 0,73, o que caracteriza a presença de uma alta correlação, porém não linear, entre as variáveis TST e NDVI para a área de estudo. A imagem de TST apresentou uma amplitude térmica de 15,6°C, variando de 20,2°C a 35,8°C. Em uma primeira análise, com o auxílio do ortomosaico para fotointerpretação do tipo de alvo, pôde-se observar que: as temperaturas de até 25°C estavam associadas às áreas com a presença de corpos d’agua, cursos hídricos e vegetação de médio e grande porte; as temperaturas variando entre 25°C e 30°C foram predominantes na área de estudo, que em geral é composta por mancha urbana, baixa vegetação, sobretudo, gramíneas; as temperaturas entre 30°C e 35°C ocorreram em áreas com a presença de afloramentos rochosos, corpos d’agua rasos e pequenos como lagos e lagoas, e ambientes de solo exposto; já as ocorrências de temperaturas maiores do que 35°C ocorreram em cima do complexo industrial da empresa Arcelor Mittal, no município de Serra, mais especificamente em tubulações de vapor que compõem a sua estrutura. Em uma segunda análise, com base no mapa de NDVI, observou-se uma variação -0,66 a +0,84 para este índice. De acordo com Rouse et al. (1974), para alvos terrestres o NDVI é positivo. Quanto aos valores positivos, houve então uma amplitude de 0,84, sendo este o maior valor para o índice. Os valores entre 0 a 0,3 estavam associados às manchas urbanas. O índice variando entre 0,3 a 0,6 correspondia às áreas de vegetação de pequeno e médio porte, principalmente pastos e gramíneas. Os valores acima de 0,6 estavam associados à vegetação de grande porte, caracterizadas por áreas de vegetação preservada, como matas ciliares, parques e reservas naturais. Por fim, a análise do gráfico de dispersão entre os valores amostrais de TST e NDVI, bem como o comportamento da linha de tendência representada por um polinômio de grau 3, ratificaram a análise visual feita com base nos mapas de TST e NDVI. No que diz respeito aos valores associados à presença de vegetação de grande porte (valores de NDVI maiores do que 0,6), verificou-se que a TST decresce na medida em que o NDVI aumenta representando uma redução de temperatura de aproximadamente 3ºC.

Keywords

Sensoriamento Remoto; Temperatura de superfície; Índice de vegetação

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