Transcript índices de vegetação
Ikonos de Vitória 1 m de Resolução
PROF. ALEXANDRE ROSA DOS SANTOS Engenheiro Agrônomo - UFES Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFV Doutorado em Engenharia Agrícola - UFV
UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFES CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEO LABORATÓRIO DE GEOMÁTICA DA UFES - LGU
Capítulo 11
Adpatado Aerofoto e das Notas de Aula, Disciplina Fotointerpretação, Turma Geografia 1998 UNIFAP (2000) (JOHANSSON, 2000)
Vitória LANDSAT Andaraí Ikonos 1 m resolução Campos do Jordão Ikonos 1m de Resolução
INTRODUÇÃO
Os métodos utilizados para extrair as informações podem ser agrupados em três categorias: INTERPRETAÇÃO VISUAL TRATAMENTO DIGITAL ANÁLISE ESTATÍSTICA Como são expressos os dados espectrais coletados por sensores não-fotográficos?
IAF FORMA GRÁFICA TRANSFORMADOS EM ÍNDICES Como são realizadas as análises da reflectância da vegetação utilizando?
Transformar os dados espectrais em outras unidades, como índices de vegetação Análise visual das curvas de reflectância
Curvas de reflectância obtidas para diferentes tipos de alvos contidos dentro do ângulo de visada do sensor QUAL A IMPORTÂNCIA DESTA CURVA?
Esses dados podem ser transformados num ÍNDICE DE VEGETAÇÃO qualquer, por exemplo o ndvi, ou mesmo serem utilizados para análise dos VALORES DA REFLECTÂNCIA nas faixas espectrais do vermelho ( 600 a 700 nm ) e do infravermelho próximo ( 700 a 900 nm ).
ÍNDICE DE VEGETAÇÃO E DETERMINÇÃO A PARTIR DE DADOS RADIOMÉTRICOS
Os
ÍNDICES DE VEGETAÇÃO
comportamento espectral da foram criados no intuito de ressaltar o vegetação em relação ao solo e a outros alvos da superfície terrestre ( realçar o contraste espectral entre a vegetação o solo ). Esses índices podem ser obtidos tanto de dados coletados por satélites como por equipamentos próximos ao alvo de interesse, como é o caso dos espectrorradiômetros.
Os
ÍNDICES DE VEGETAÇÃO
estudos para caracterizar têm sido empregados, com grande sucesso, nos parâmetros biofísicos da vegetação, tais como:
IAF
,
FITOMASSA
,
RADIAÇÃO FOTOSSINTETICAMENTE ATIVA ABSORVIDA
e
PRODUTIVIDADE
.
De acordo com Baret e Guyot (1991), os índices de vegetação podem ser agrupados em duas grandes classes:
1 a CLASSE:
Índices na forma da razão Normalized Difference Vegetation Index ( Ration Vegetation Index – RVI; – NDVI; Soil Adjusted Vegetation Index – SAVI ).
2 a CLASSE:
Índices caracterizados pela distância ortogonal Vegetation Index ( Perpendicular – PVI; Weighted Difference Vegetation Index – WDVI e Greennes Vegetation Index – GVI ).
Índice Índices de vegetação comumente utilizados Referência Definição* RVI
Person e Milar (1972) IVP / V
NDVI SAVI TSAVI PVI WDVI
Deering et al. (1975) Huete (1988) Baret et al. (1989) Richardson e Wiegand (1977) Baret e Guyout (1991) IVP – V / IVP +V (IVP – V) / (IVP + V + L) * (1 + L) a * (IVP – av –b) / [a IVP + r – ab + X * (1 + a 2 )] (IVP – av – b) / 1 1/2 + a 2 IVP – a V
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE !
Na literatura são encontrados mais de mais comumente usados são:
50 índices de vegetação Razão Simples (RVI)
e o ; entretanto, os dois
Índice de Vegetação Diferença Normalizada (NDVI)
.
OBS:
O
NDVI
é mais sensível à vegetação esparsa do que o
RVI
.
VEJA A SEGUIR UM EXEMPLO PRÁTICO DE PESQUISA
Valores parciais do fator de reflectância em função do comprimento de onda e da parcela experimental Comp. de onda nm Valores do fator de reflectância obtidos em cada uma das parcelas experimentais Referência 1 2 3 4 5 N 486,10 488,90 491,60 494,40 497,20 500,00
0,02912 0,02942 0,02988 0,03025 0,03065 0,03122 0,02973 0,02996 0,03049 0,03092 0,03151 0,03207 0,02654 0,02678 0,02723 0,02740 0,02781 0,02831 0,02825 0,02854 0,02878 0,02904 0,02949 0,02979 0,02801 0,02828 0,02868 0,02907 0,02952 0,02997 --------- --------- --------- --------- --------- ----------
Valores da reflectância correspondente às bandas TM1, TM2, TM3, TM4, MSS1, MSS2, MSS3 do satélite Landsat, obtidos por parcela experimental Parcela Fator de reflectância para algumas bandas do TM e do MSS do LANDSAT TM1 TM2 TM3 TM4 MSS1 MSS2 MSS3 1 4 5 2 3
0,055 0,050 0,039 0,033 0,028 0,104 0,095 0,075 0,063 0,050 0,121 0,102 0,082 0,069 0,053 0,369 0,385 0,299 0,241 0,187 0,096 0,088 0,069 0,058 0,046 0,122 0,103 0,083 0,070 0,054 0,313 0,319 0,249 0,203 0,157
Numa análise
RVI
1
IVP V
TM TM
0 , 369 0 , 121 3 , 05 parcelas
6
,
7
NDVI
e
8
1
IVP
(
IVP
V V
TM TM
4 4
TM TM
3 0 0 , , 369 369 0 0 , , 121 121 0 , 51
Valores dos índices de vegetação RVI e NDVI obtidos a partir da Tabela anterior Parcela 1 2 3 4 5 6 7 8 RS 3,05
3,77 3,64 3,49 3,52 3,97 4,72 4,09
NDVI 0,51
0,58 0,57 0,55 0,56 0,59 0,65 0,61
ETAPAS EMPREGADAS PARA ESTIMATIVA DA RADIAÇÃO FOTOSSINTETICAMENTE ATIVA ABSORVIDA (RFAA) POR MEIO DO NDVI PRIMEIRA ETAPA: Cálculo da fração (f A ) da RFAA através do NDVI
A fração
f A
expressa a quantidade da radiação solar fotossinteticamente ativa absorvisa num intervalo de tempo (instantâneo), para uma medida feita num determinado dia durante o ciclo da cultura
1) Cultura de trigo
f A
0 , 109 R 2 0 , 965 1 , 253
NDVI
(Asrar et al., 1984)
2) Cultura de milho e soja
f A
R 2 0 , 205 0 , 960 1 , 254
NDVI
(Daughtry et al., 1992)
Valores da fração (f A ), calculados a partir dos dados da tabela anterior (TRIGO) Parcela 1 2 3 4 5 6 7 8 NDVI
0,51 0,58 0,57 0,55 0,56 0,59 0,65 0,61
f A =-0,109+1,253NDVI
f A =-0,109+1,253( 0,51 ) f A =-0,109+1,253( 0,58 ) f A =-0,109+1,253( 0,57 ) f A =-0,109+1,253( 0,55 ) f A =-0,109+1,253( 0,56 ) f A =-0,109+1,253( 0,59 ) f A =-0,109+1,253( 0,65 ) f A =-0,109+1,253( 0,61 )
Valor de (f A ) Wm 2
0,53003 0,61774 0,60521 0,58015 0,59268 0,63027 0,70545 0,65533
SEGUNDA ETAPA: Determinação da radiação global diária (Rg)
Rg
Ro
(
a
b
n/N) (Angstrom) Em que : Rg
radiação solar global (calcm
2
dia
1
) Ro
radiação solar em uma supefície horizontal no topo da atmsofera (calcm
2
dia
1
) n
insolação diária N
número diário possível de horas de sol na ára de interesse n/N
razão de insolação
TERCEIRA ETAPA: Estimativa da RFA a partir de Rg e f A
Szeicz (1974), através de cálculos teóricos e de medidas experimentais da radiação solar, conclui que a RFA incidente corresponde a 0,5 +- 0,03 da Rg que incide diariamente, independente das por condições atmosféricas. Entretanto, estudos feitos Assunção (1994), na região de Piracicaba, permitiram determinar três equações para cálculo da RFA:
1) Dias em que n/N <= 0,1
RFA
0
,
47
Rg
(R
2 0
,
99
)
2) Dias em que 0,1 <= n/N <= 0,90
RFA
0
,
429
Rg
(R
2 0
,
965
)
3) Dias em que n/N >= 0,90
RFA
0
,
496
Rg
(R
2 0
,
99
)
Para comparar os valores da RFA incidente, obtidos através da proposição de Szeicz (1974) e de Assunção (1994), toma-se como exemplo: Rg do 12 de julho de 1995 = 291 cal cm -2 d -1 Insolação diária = n = 8,4 horas Número máximo de horas de brilho de Sol = N = 10,750
RFA segundo Szeics (1974)
RFA
0
,
5
Rg
0
,
5 291 145
,
5
calcm
-2
d
1
RFA segundo Assunção (1994)
n N
8 , 4 10 , 75 0 , 781
Como 0,1 <= n/N <= 0,9, temos:
RFA
0
,
429
Rg
0
,
429 291 124
,
84
cal cm
-2
d
-1
ENTÃO, QUAL SERÁ A RFAA?
Consideran do
:
f RFA
124 , 84 cal cm
2
di
1
A
0 , 53003 temos que :
RFAA
f A
RFA
0
,
53003
124
,
84
RFAA
66,169 cal cm
2
d
1
OBS:
Para obter a RFAA acumulada, desde a basta somar a RFAA emergência até a maturação fisiológica, diária durante o período considerado.
EFICIÊNCIA DO USO DA RADIAÇÃO
A eficiência do uso da radiação ou eficiência fotoquímica é a razão da matéria seca produzida , geralmente em gramas (g), pela expressa a quantidade de RFAA acumulada (RFAAac), ou seja, matéria seca produzida por unidade de energia (RFA) que foi absorvida pela vegetação, da emergência até a maturação fisiológica. Geralmente é expressa em g MJ -1 .
Eficiência do uso da radiação para a produção de grãos
G
Massa
do Grão gMJ 1
RFAAac
Eficiência do uso da radiação para a produção de fitomassa
F
Fitomassa
(g)
RFAAac
gMJ 1
Considerando as variações ambientais, culturais e de manejo, temos que:
M
f A
RFA
Rg
dt em que,
f A
RFA
Rg
dt
RFAAac
Em que: M = fitomassa seca total produzida.