Sensoriamento remoto aplicado à estudos florestais igor narvaes_iii_saef

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Sensoriamento remoto aplicado à estudos florestais igor narvaes_iii_saef

  1. 1. SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO À ESTUDOS FLORESTAIS Dr. Igor da Silva Narvaes
  2. 2. Sensoriamento Remoto “O conjunto de técnicas que permite obter informações de um objeto sem necessidade de ter contato direto com ele, realizado através da detecção da energia eletromagnética dele proveniente”.
  3. 3. Radar Sensores ativos Transmitem microondas e registram os ecos recebidos. Ópticos Sensores passivos Fonte de energia (SOL) Fonte: Baseada em Coimbra (2010). Fonte: Baseada em Imagem (2010).
  4. 4. Fonte: Pinto (2010)
  5. 5. Sensores ópticos Radar Fonte: Baseada em Pinto (2010). A atmosfera bloqueia abaixo de 0,3 m ! Somente UV próxima está disponível para SR !
  6. 6. Bandas EM utilizadas no SR óptico Espectro Visível (0,4 a 0,7 m)
  7. 7. Bandas EM utilizadas no SR radar Região das microondas: 1mm a 1m Fonte: Globe SAR Program – CCRS (2001)
  8. 8. Geometria de observação Fonte: Adaptada de Globe SAR program –CCRS (2001).
  9. 9. Características técnicas da imagem Resoluções de uma imagem de SR Espacial Temporal Espectral Radiométrica
  10. 10. RESOLUÇÃO ESPACIAL Indica o tamanho do menor objeto que é possível representar na imagem
  11. 11. RESOLUÇÃO ESPACIAL Óptico Radar é função: do sistema óptico do sensor composto por prismas e espelhos; da quantidade e sensibilidade dos detectores do sensor e; da altitude do satélite. da altura da plataforma; o raio de abertura da antena e; o comprimento de onda emitido.
  12. 12. RESOLUÇÃO TEMPORAL (Capacidade de revisita) Tempo para adquirir duas imagens consecutivas da mesma região. LANDSAT – 16 dias CBERS – 26 (nadir), 3 dias ( 32o) SPOT –26 (nadir), 3 dias ( 32o) Dependem: Características da órbita; Capacidade de visada lateral
  13. 13. RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA Número digital (DN) Medida física (armazenada em bits) Define o número de níveis que o sensor dividiu o sinal Regra: 2n 8 bits (256 níveis de cinza)
  14. 14. RESOLUÇÃO ESPECTRAL Refere-se a largura da banda espectral na qual a imagem é adquirida Importante: N° de bandas; intervalo de (λ).
  15. 15. Radar de abertura sintética (SAR) Fonte: Globe SAR Program – CCRS (2001).
  16. 16. Geometria de aquisição de dados RADAR (SAR – Synthetic-aperture radar) Ângulo de incidência Fonte: Baseada em Coimbra (2010).
  17. 17. Fonte: Baseada em Coimbra (2010).
  18. 18. Fonte: Baseada em Coimbra (2010).
  19. 19. Influência da superfície na imagem Fonte: Baseada em Coimbra (2010). Aumento do coeficiente de retroespalhamento
  20. 20. Coeficiente de retroespalhamento (σ°) Único parâmetro relacionado com o alvo. “A Pr pela antena é diretamente proporcional ao σ°.”
  21. 21. O σ° depende: Ângulo de incidência (ϴ)
  22. 22. O σ° depende: Polarização de onda eletromagnéticas Campo elétrico HH = Transmite na horizontal e recebe na horizontal; VV = Transmite na vertical e recebe na vertical; HV = Transmite na horizontal e recebe na vertical; VH = Transmite na vertical e recebe na horizontal. Fonte: Baseada em Globe SAR program – CCRS (2001).
  23. 23. Polarizações múltiplas ajudam a distinguir a estrutura física dos alvos através do retroespalhamento (σ°). Aleatoriedade do espalhamento (ex: vegetação) ↑ em HV. Alinhamento em relação ao radar (HH versus VV). ↑ em HH.
  24. 24. Frequências de microondas utilizadas Fonte: Adaptada de Globe SAR program – CCRS (2001). “O λ é determinante na interação RADAR-ALVO”
  25. 25. X TerraSAR-X C RADARSAT PALSAR L Interação RADAR-ALVO
  26. 26. Aplicações de Radar em florestas Estimativa de biomassa Saatchi S.; Halligan, K.; Despain, D. G.; Crabtree, R. L. Estimation of Forest Fuel Load From Radar Remote Sensing. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 45, n° 6, p. 1726-1740. 2007.
  27. 27. copa tronco
  28. 28. Inventário e monitoramento da cobertura vegetal e da biomassa Santos, J. R. Savanna and tropical rainforest biomass estimation and spatialization using JERS-1 data. International Journal of Remote Sensing, v. 23, n. 7, p. 1217-1229, 2002. 28
  29. 29. DAP, altura, % de cobertura de copa e identificação botânica floresta primária floresta secundária Corte raso, pesagem e identificação botânica de todos os indivíduos de porte arbóreo e/ou arbustivo Transectos: 200-500 m2 DAP > 10 cm Transectos: 2500 m2 DAP > 5 cm Transectos: 1000 m2 Corte raso e pesagem do material do estrato herbáceo e cálculo da % de exposição do solo Estimativa de biomassa (equações alométricas) Equações alométricas : Biomassa = 0,044 * (DAP2 * H)0,9719 ln Biomassa = - 2,17 + 1,02 ln (DAP)2 + 0,39 ln H Trabalho de campo
  30. 30. Inventário Florestal
  31. 31. Fatiamento em intervalos de valores de retroespalhamento Filtro Gamma 5x5  redução do ruído speckle F F S S S 2500 2000 1500 Valores na imagem 1000 500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Locação Histograma dos níveis de cinza de uma secção da imagem amplitude (caracterização radiométrica da zona de contato abrupto). 31
  32. 32. Savana Parque e/ou gramíneo lenhosa Floresta Primária Floresta Secundária Área de Transição Savana Arbórea Retroespalhamento (dB) Desvio padrão nos valores de retroespalhamento devido a: Floresta primária: homogeneidade estrutural entre as amostras; Floresta secundária: diferentes idades de regeneração; Savana florestada: composição florística similar; Savanas: condição/composição dos estratos.
  33. 33. Biomassa (ton/ha) 0 50 100 150 200 0 -2 -4 -6 Valores médios de dB Biomassa média das classes analisadas -8 -10 y = 1,714Ln(x) - 14,871 -12 2 R = 0,6719 140 -14 133,24 -16 120 Savana Sucessão Floresta Arbórea Secundária Primária 100 /ha) 80 ton ( 54,14 60 45,32 Biomassa 40 14,11 20 6,26 Relação entre os valores de retroespalhamento e os valores de biomassa 0 Área de Savana Parque e/ou gramíneo-lenhosa Transição
  34. 34. < 5 ton/ha 30,1 - 50 ton/ha 5,1 - 10 ton/ha 50,1 - 70 ton/ha 10,1 - 15 ton/ha 70,1 - 100 ton/ha 15,1 - 20 ton/ha > 100 ton/ha 20,1 - 30 ton/ha Água Mapa da distribuição de biomassa em intervalos de classes para secções das áreas de estudo nas zonas de transição em Mucajaí (RR) e Comodoro (MT).
  35. 35. Relação com as estruturas florestais e estimativa de biomassa Narvaes, I. S. Avaliação de dados SAR polarimétricos para estimativa de biomassa em diferentes fitofisionomias de florestas tropicais. 2010 (Tese).
  36. 36. Sucessão secundária avançada Floresta primária
  37. 37. Grandeza angular (0 a ± 180°): 0° = Espalhamento direto (superficial); 0<Φ<180° = Espalhamento volumétrico 180° = Espalhamento doublebounce.
  38. 38. A componente de espalhamento volumétrico (Pv) obteve a maior contribuição na resposta do SAR para floresta primária e secundária na floresta tropical. Narvaes, I. S.; Silva, A. Q.; Santos, J. R. Evaluation of the interaction between SAR L-band signal and structural parameters of forest cover. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Symposium. Proceedings, Barcelona, Espanha, p: 1607-1610. 2007. Pv (Espalhamento volumétrico); Pd (Espalhamento double-bounce); Ps (Espalhamento superficial);
  39. 39. Fonte: Santos et all, 2002. Estimativa de biomassa e classificação florestal Relação σ° x biomassa Floresta tropical da Amazônia Brasileira “terra firme”. Santos, J. R.et al. AirborneP-band SAR applied to theabovegroundbiomassstudies in theBrazilian tropical rainforest. RemoteSensingofEnvironment, v.87, p. 482-493, 2003.
  40. 40. Floresta Primária: biomass = 0,004 x (DBH² x H)0,9719 Floresta de Sucessão Secundária: ln biomass = -2,17 + 1,02 ln(DBH)² + 0,39lnH Cada tipo de uso está correlacionada σ0 (P-HV)
  41. 41. Fig.(∆ Primary forest; ● Secondary succession). Técnica de classificação contextual (ICM algorithm) – K = 0,834 Funções Polinomiais foram geradas para correlacionar os dados de espalhamento e biomassa (melhor ajuste). 42
  42. 42. SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO À ESTUDOS FLORESTAIS Dr. Igor da Silva Narvaes

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