Processing of multispectral image data applied to Geobotanica by remote sensing: an approach to areas covered by Atlantic Forest coastal plain

A presente pesquisa teve como objetivo geral contribuir com a temática da geobotânica por sensoriamento remoto em áreas de florestas tropicais, a partir de um estudo de caso. Considerando que o processamento digital de imagens de sensoriamento remoto é constituído por três etapas principais: pré-processamento, realce de imagens e classificação de imagens, foram testados alguns procedimentos metodológicos que permitissem a abordagem da geobotânica a partir do sensoriamento remoto em áreas cobertas por Floresta Atlântica da planície costeira. A princípio, o alvo era testar o método sistêmico desenvolvido por Almeida (2005) sobre a área do Parque Estadual Campina do Encantado (PECE). Contudo, verificou-se que o mesmo se restringia a etapa de realce espectral. Assim, testou-se paralelamente uma complementação, adicionando procedimentos referentes ao pré-processamento e à etapa de classificação digital. Na etapa de pré-processamento foi feita a conversão dos valores de níveis de cinza das imagens para valores de reflectância de superfície. Na etapa de realce espectral, a proposta foi aplicar os procedimentos definidos por Almeida (2005), tanto sobre as imagens com valores de reflectância de superfície, quanto sobre as imagens com os valores dos pixels em níveis de cinza. As técnicas que compõe originalmente o método sistêmico aplicadas na imagens são respectivamente: razão de bandas, análise de componentes principais, seleção de componentes principais e montagem de composições coloridas falsa cor, filtro de convolução passa-baixa, introdução de informação textural da vegetação através da fusão entre as composições coloridas formadas e a imagem de albedo. Para a etapa adicional de classificação, não contemplada a princípio pelo método sistêmico, propôs-se aplicar um algoritmo classificador para auxiliar na produção de mapas sobre unidades de vegetação e unidades geobotânicas. A área do PECE foi escolhida por possuir características ambientais sobre as quais o método de realce ainda não havia sido aplicado, ou seja, na Floresta Atlântica da planície costeira, no Estado de São Paulo. A área específica adotada se localiza no município de Pariquera-Açu e outro motivo da escolhia foi a disponibilidade de dados sobre as características florísticas e fisionômicas de três comunidades vegetais distintas, bem como dados sobre os diferentes ambientes físicos que as mantinham. Tais dados permitiram verificar a consistência das informações contidas nas imagens processadas, servindo como instrumentos para avaliação da eficácia dos procedimentos metodológicos adotados e de sua adequabilidade para pesquisas geobotânicas em áreas cobertas pela Floresta Atlântica da planície costeira. Como base teórica para os procedimentos adotados, alguns conceitos fundamentais da geobotânica, biogeografia, sensoriamento remoto e de outros ramos científicos foram revistos na medida em que auxiliassem na concretização dos objetivos dessa pesquisa.This research aimed to contribute to geobotany by remote sensing theme on tropical forest areas from a case study. Considering that digital processing of remote sensed image is constituted by three principal stages: preprocessing, image enhancement and image classification, it was tested some methodological proceedings that would permit to broach geobotany from remote sensing in coastal plain areas covered by Atlantic Forest. Firstly, the target was to test the systemic method developed by Almeida (2005) on the area of Parque Estadual Campina do Encantado (PECE). However, it was verified that the systemic method was developed specifically for spectral enhancement stage; As a result, some complementation was also proposed to add proceedings, in a parallel way, related to the preprocessing and digital classification stage. In preprocessing stage, digital numbers of images were converted into surface reflectance values. In spectral enhancement stage, the proposal was to apply proceedings defined by Almeida (2005) in both, the images with surface reflectance values and the images with digital numbers values. The original systemic method techniques applied in the images are respectively: band ratios, principal component analysis, principal component selection and elaboration of false color compositions, low pass filtering application, introduction of vegetation textural information through the fusion of the color compositions and albedo images. For the additional classification stage, not contemplated by original systemic method, was proposed to apply some classificatory algorithm to aid in the production of maps about vegetation units and geobotanic units. The PECE area was chosen due to the fact of having environmental characteristics in which the enhancement method has not been applied yet, which is, the Coastal Plain Atlantic Forest in Sao Paulo State. The specific adopted area is placed in Pariquera-Açu municipality and another reason for its choice was due to data availability about floristic and physiognomic characteristics of three distinct vegetal communities, as well as data about different physical environments which support them. Data permitted to verify informations consistence contained in processed images, serving as evaluation instrument about methodological proceedings adopted and about its suitability for geobotanic researches in costal areas covered by Atlantic Forest. As theoretician base for the adopted proceedings, it was reviewed in this research some fundamental concepts of geobotany, biogeography, remote sensing and other scientific fields as they were useful in the concretization of this research aims