MODIS time series applied to land cover evaluation in the Chapadão do São Francisco ecoregion

As atividades da sociedade moderna alteraram a cobertura da terra, desde o nível local até global, ocasionando impactos para a manutenção de sua própria existência. Neste sentido, torna- se relevante o conhecimento dos padrões de ocupação da cobertura da terra como forma de melhor utilizar os recursos naturais. Dentre as alternativas, destaca-se a caracterização da vegetação por meio de séries temporais de dados orbitais. Um dos principais avanços desta linha de pesquisa foi lançamento do sensor Moderate Resolution Imaging Spestroradiometer (MODIS), que proporcionou maior compreensão dos processos terrestres. No entanto, estas séries temporais apresentam interferências atmosféricas, demandando tratamento para atenuar estes efeitos. Neste contexto, o objetivo principal desta tese foi avaliar a cobertura da terra do bioma Cerrado, com destaque para a ecorregião do Chapadão do São Francisco, utilizando séries temporais de índices de vegetação do sensor MODIS. O presente trabalho utilizou a seguinte sequencia metodológica: 1) filtro de mediana, visando reduzir os ruídos de impulso; 2) transformação pela Fração Mínima de Ruído (FRM), ampliar a razão sinal/ruído; 3) transformação inversa FRM, retornar os valores de índices de vegetação considerando apenas a fração composta por sinal. O tratamento das séries temporais de índices de vegetação do sensor MODIS proporcionou a caracterização dos comportamentos fenológicos das principais culturas agrícolas: café, soja, milho e algodão. Neste sentido foram evidenciadas as variações interanuais e a sazonalidade desses plantios, destacando os principais eventos fenológicos em função dos tratos culturais. Considerando os comportamentos temporais das principais coberturas da terra, foi descrita a dinâmica da ocupação agrícola no município de Luis Eduardo Magalhães, inserido na mesorregião do Extremo Oeste Baiano nos últimos dez anos. Foram evidenciados três principais classes de cobertura da terra: a) Cerrado, representando as coberturas da terra que apresentaram sazonalidade similar à fitofisionomia cerrado sentido restrito; b) Conversão, caracterizada como o processo de retirada da cobertura natural para outras coberturas; c) Agricultura, representando as áreas dos cultivos agrícolas mecanizados consolidados na porção oeste do município avaliado nos últimos dez anos. Estes comportamentos ao longo do tempo foram denominados de assinaturas temporais e sua organização proporcionou a estruturação de bibliotecas temporais, características de ambientes temporais. Estes resultados permitiram a avaliação da sustentabilidade dos sistemas de produção por meio do Índice de Produtividade da Paisagem (IPP). Este índice foi fundamentado no comportamento temporal das características biofísicas da vegetação natural, neste caso a fitofisionomia de cerrado sentido restrito. Esta abordagem favorece o entendimento sobre o funcionamento da paisagem e proporciona a estruturação de agroecossistemas sustentáveis em função da cobertura natural. É desejado que os futuros sistemas de produção no Brasil levem em consideração o comportamento da cobertura ao longo do tempo, favorecendo o estabelecimento de arranjos produtivos regionais, a avaliação de sistemas de produção e a previsão de safra. Esta abordagem permitirá que o país mantenha sua posição no cenário do agronegócio internacional e torne-se referência de sustentabilidade. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe human activities have already changed the land cover from the local to the global levels causing impacts maintenance of life. In this way it is relevant the knowledge of the land cover occupation patterns to better use of natural resources. Among the alternatives the characterization of vegetation using orbital sensors time series. One of the main advances in this research line was the launch of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) that provided better comprehension about the land processes. However, these time series are affected by atmosphere and demand noise reduction. In this context, this thesis aimed to evaluate the land cover of Cerrado biome, focusing in the Chapadão do São Francisco ecoregion, and using MODIS vegetation indices time series. The present work used the following procedures for the noise reduction: 1) median filter, to the reduction of impulse noise; 2) Minimum Noise Fraction (MNF), magnifying the signal/noise ratio; 3) inverse MNF transformation, returning the vegetation indices values based on the signal fraction. These procedures generated the phenological characterization of the main crops: coffee, soybean, corn and cotton. There were evidenced the main phenological events based on the cultural treatments. Considering the temporal behavior of the main land cover it was described the agriculture occupation dynamics in the last ten years in the Luis Eduardo Magalhães municipality. There were evidenced three land cover classes: a) Cerrado, representing the land cover that showed seasonality similar to the cerrado stricto sensu; b) Conversion, characterized by the natural land cover removal; c) Agriculture, representing the mechanized areas in the west part for more than ten years. These behaviors were called temporal signatures and their organization provided temporal libraries that were particular to the temporal environments. These results allowed the evaluation of the production systems sustainability based on the Landscape Productivity Index (LPI). This index was grounded on the temporal behavior of the natural cover biophysical characterization, in this case the cerrado stricto sensu. This approach favors the landscape understanding and provides the structuration if sustainable agroecosystems based on the natural land cover. It is desired the future production systems in Brazil take into account the land cover behavior on the time, favoring the regional productive arrangements, the production system evaluation and crop forecast. This approach will allow that the country main hold its position in the international agribusiness scenario and become a sustainability reference