COMPARAÇÃO DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERÊNÇA NORMALIZADA (NDVI) EM UMA ÁREA DE CERRADO, MT

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1 COMPARAÇÃO DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERÊNÇA NORMALIZADA (NDVI) EM UMA ÁREA DE CERRADO, MT Marcos A. Fausto 1 ; Nadja G. Machado 2, José de S. Nogueira 3, Marcelo S. Biudes 4 1- Mestrando, Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT/PGFA), CEP: , Cuiabá-MT-Brasil 2- Bióloga, Instituto Federal de Mato Grosso (IFMT/ Bela Vista), Cuiabá-MT 3- Prof. Adjunto, Instituto de Física, Universidade federal de Mato Grosso (UFMT), Cuiabá-MT 4- Prof. Adjunto, Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), Cuiabá-MT (mffausto@hotmail.com, Marcelo@pgfa.ufmt.br, nogueira@ufmt.br) RESUMO: O estudo foi conduzido em uma área de transição Cerrado-Pantanal, localizada na baixada Cuiabana, MT. Nessa área encontram-se grandes pastagens, extensa faixa de Mata Ciliar e vegetação de Cerrado. O estudo utilizou imagem do sensor TM Landsat 5 no período Seco (07-09) e Chuvoso (10-01). Para fins comparativos foram definidos uma área abrangendo o em torno da fazenda experimental da UFMT e a outra nas mediações da Fazenda Miranda próxima a Cuiabá. O estudo avaliou por meio do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) a densidade da biomassa no período Seco e Chuvoso. Em ambas as áreas o NDVI foi menor no período seco e maior no chuvoso. Houve uma variação expressiva do índice na pastagem entre os períodos, enquanto que na Mata Ciliar e no Cerrado, o NDVI apresentou variação sazonal. O uso do NDVI mostrou ser uma ferramenta eficaz no estudo de áreas vegetadas. PALAVRA-CHAVE: Cerrado, Mata Ciliar, Pastagem COMPARISON INDEX NORMALIZED DIFFERENCE VEGETATION INDEX (NDVI) IN AN AREA IN SAVANNAH, MT ABSTRACT: The study was conducted in an area of the Cerrado-Pantanal, on the lowland Cuiabá, MT. This area are large pastures, extensive range of Riparian Forest and Cerrado vegetation. The study used Landsat TM image sensor 5 in Dry period (07-09) and rainy (10-01). For comparative purposes were defined covering an area around the experimental farm UFMT and other mediations in the Miranda Ranch near Cuiabá. The study evaluated through Vegetation Index (NDVI), the density of biomass during Dry and rainy. In both areas, the NDVI was lower in the dry season and the rainy greater. There was a significant variation in the ratio between grazing periods, while in Riparian Forest and the Cerrado, the NDVI showed seasonal variation. The use of NDVI proved to be an effective tool in the study of vegetated areas. KEYWORD: Cerrado, Riparian Forest, Grassland

2 1. INTRODUÇÃO O estado de Mato Grosso se destaca no agronegócio. Extensas áreas de Cerrado, bioma predominante na região, são ocupadas por culturas agrícolas e Pastagens. Por essa razão estudos são feitos direta ou indiretamente em áreas com vegetação natural ou agrícola na perspectiva de identificar as mudanças na cobertura do solo usando técnicas de sensoriamento remoto [Allen et al.,1998; Silva et al., 2011 e Huete,1998]. O NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) é um índice que permite caracterizar e quantificar parâmetros biofísicos em áreas vegetadas, assim como o IAF (Índice de Área Foliar) e o SAVI (Índice de Vegetação Ajustado para Solo), é um modelo resultante da combinação do nível de reflectância em imagens de satélites nas bandas do vermelho (0,62 0,69 µm) e no infravermelho próximo (0,78 0,90 µm) do landsat 5. A região do visível, o qual se insere a banda 3, compreende a radiação eletromagnética no comprimento de onda de 400 a 700nm, nesse intervalo a maior parte da radiação que incide sobre o dossel vegetativo é absorvida pelos pigmentos fotossintetizantes no mesófilo das folhas. Nesta banda espectral, tanto a refletância quanto a transmitância são menores do que 15%, porém a refletância apresenta um pico máximo em 555nm [Ponzoni e Shimabukuro, 2007]. No entanto, o NDVI pode ser diferentemente afetado pela: arquitetura do dossel, as características químicas das folhas, o substrato e a presença de água. Tais agentes interferem na assinatura espectral da vegetação modificando a reflectância dos alvos sobre a superfície [Baret e Guyot, 1991]. O objetivo do trabalho foi avaliar o NDVI em três alvos sobre uma superfície vegetada em uma área de transição Cerrado-Pantanal na baixada Cuiabana, essa avaliação é importante para obter parâmetro necessário para a diferenciação desses alvos e no estudo das mudanças na superfície do solo caso esteja desprovida de vegetação. 2. MATERIAL E MÉTODO O trabalho usou imagens do Landsat 5, órbita 226 e ponto 71. Foi definido para fins comparativos duas áreas de recorte: como ponto de referência utilizou as coordenadas geográficas (15º43'53.60 S e 56º04'19 ) onde está instalada a estação micrometeorológicas na fazenda Miranda próximo a Cuiabá e a outra área nas mediações da fazenda experimental da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) e da Cidade de Santo Antônio de Leverger. O estudo utilizou uma imagem do TM Landsat 5 no período Seco (07-09) e Chuvoso (10-01), sem a presença de nuvens do ano de A área de estudo apresenta domínios de Cerrado com característica stricto sensu e extensas pastagens para prática da pecuária extensiva, Matas Ciliares, as margens do rio Cuiabá.

3 O solo foi classificado como PLANOSSOLO HÁPLICO Eutrófico gleissólicoda e o clima Aw segundo Köppen. O processamento do algoritmo SEBAL, empilhamento e recorte feito pelo solftware ERDAS imagine O NDVI foi obtido pela razão entre a diferença das refletâncias das bandas e e a soma das mesmas (Equação 1): (Equação 1) em que e correspondem às refletâncias das bandas 4 e 3 do Landsat 5, respectivamente. O NDVI é um indicador sensível da quantidade e da condição da vegetação verde. Seus valores variam de 1 a +1 e para superfícies com alguma vegetação o NDVI varia de 0 e 1, já para a água e nuvens o NDVI geralmente é menor que zero (negativo). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Foram encontrados NDVIs de 0,55 no Seco e 0,73 no Chuvoso na área de Cerrado; e 0,63 no Seco e 0,78 no Chuvoso na Mata Ciliar e na Pastagem foram de 0,42 no Seco e 0,58 no Chuvoso, nas proximidades da Fazenda Miranda. Nas mediações da fazenda experimental da UFMT foram encontrado valor de NDVI de 0,39 na Pastagem na estação Seca e 0,62 no Chuvoso; na Mata Ciliar foi de 0,69 no Seco e 0,79 no Chuvoso e no Cerrado 0,55 no Seco e 0,72 no Chuvoso. Na comparação entre as duas áreas de estudo, o NDVI foi semelhante nas Matas Ciliares e no Cerrado, no entanto, na Pastagem houve variação significativa com menor valor de NDVI no recorte da fazenda Miranda e maior na fazenda da UFMT. Verifica-se a mudança na tonalidade entre a imagem do dia 07/09/2009 que corresponde ao e 10/01/2009, as tonalidades claras apresentaram maiores valores de NDVI e as escuras os menores (Fig. 1 e 2). A pastagem teve o menor NDVI em relação à Mata Ciliar e o Cerrado. O estudo revelou que a pastagem é vulnerável a mudança de estação. O NDVI aumentou na pastagem no período chuvoso e no seco o índice diminui devido à falta de água no solo afetando o desenvolvimento das gramíneas, produzindo stress hídrico provocando à diminuição da biomassa e aumento da matéria seca no ambiente [Ponzoni e Shimabukuro, 2007]. Houve pequena variação no NDVI na Mata Ciliar em ambas as áreas de estudo. Nessa área foram registrados os maiores valores de NDVI em relação à pastagem e o Cerrado. Os sedimentos deixados ás margens do Rio Cuiabá em época de cheia depositam nutrientes no substrato da Mata ciliar e a mesma mantêm a umidade do solo e a matéria orgânica durante o ano. Dessa forma, o estudo evidencia a importância em preservar as Matas Ciliares, pois protegem os manancias do assoreamento e mantem a vegetação sem apresentar perdas da biomassa entre as estações do ano. O NDVI encontrado na

4 Mata Ciliar foi semelhante aos encontrados por Shilpakar, (2003) em áreas de floresta na bacia do Rio Rapti, Nepal, com valores entre 0,55 e 0,70. Figura 1: Carta do NDVI na área da fazenda Miranda no período seco (cena I) e Chuvoso (cena II). Para as áreas ocupadas com corpos d água, os valores de NDVI apresentaram valores negativos (Fig. 1 e 2). Para esse tipo de fisionomia, valores próximos a -1 indica maior qualidade da água, relacionado à maior profundidade, menor turbidez e ausência de plantas aquáticas e valores próximos de zero indicam solo exposto, resultado semelhante foi encontrado por Silva et al., (2011) e Santos et al., (2008). Os valores de NDVI encontrado na pastagem foi semelhante ao encontrado por Johann ET al.,(2009), variando entre 0,6 a 0,7 no período chuvoso e com NDVI mínimo de 0,384 em outubro período seco. No Cerrado o NDVI nas duas áreas de estudo manteve no período seco e no chuvoso não houve variação significativa entre a área de Cerrado marcado na figura 1 e figura 2. A variação foi notável na mudança de estação, com

5 aumento significativo em ambas às áreas, no período chuvoso o dossel se mantem e no período seco muitas espécies de arbustos perdem as folhas, comportamento típico do Bioma cerrado. Observa que no alvo (B) - Pastagem na Figura 2 houve um aumento significativo do NDVI na área, em 07/09 variou entre 0,327 a 0,562 com uma tonalidade de cinza e em 10/01 varia entre 0,563 a 0,845. Figura 2: Carta NDVI na área da Fazenda Experimental da Universidade Federal de Mato Grosso no período seco (cena I) e chuvoso (cena II). A utilização de imagens orbitais se constitui em uma ferramenta válida na analise de superfície vegetada seja; agrícola, natural ou modificada. Estudo realizado por Simões et al. (2009) identificou correlações significativas entre variáveis agronômicas e índices de vegetação em plantações de Cana-de-Açúcar em São Paulo. Os resultados de NDVI, nos alvos estudados tiveram comportamento semelhante aos da literatura científica, demonstrando que os dados espectrais podem ser utilizados no monitoramento de da superfície Terrestre.

6 4. CONCLUSÕES Os resultados foram satisfatórios e na comparação com outros trabalhos revelou a aplicabilidade da metodologia. Houve uma elevação do NDVI nas áreas vegetadas durante o período chuvoso e esse aumento foi expressivo nas áreas de pastagem. O estudo revela a importância de manter as áreas de Mata Ciliares e não deixar o solo desprovido de vegetação ficando vulnerável a erosão e ao assoreamento das margens dos rios. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Allen, R. G.; Pereira, S.; Raes, D; Smith, M. (1998), Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56. Rome-Italy. Baret, F.; Guyot, G. (1991), Potential and limits of vegetation indices for LAI and APAR assessment, Remote Sensing of Environnment, 35: Huete, A.R., (1988). A soil-adjusted vegetation index. Remote Sensing of Environment, Elsevier Science Publishing Co., New York, USA. 25: Ponzoni, F. J. Shimabukuro, Yosio, E. (2007), Sensoriamento Remoto no Estudo da Vegetação. São José dos Campos-SP. Shilpakar, R. L. (2003), Geo-information procedure for water accounting: A case of the East Rapti River Basin, Nepal, The Netherlands. International Institute for Geoinformation Science and Earth Observation. Silva, B. B.; Silva, S. T. A.; Gomes, H. B. (2011), Balanço de Radiação no Perimetro Irrigado São Gonçalo PB mediante imagens Orbitais, Revista Caatinga, Mossoró, v.24, n. 3, p Simões, M. S.; Rocha, J. V.; Lamparelli, R. A. C. (2009), Orbital spectral variables, growth analysis and sugarcane yield. Scientia Agricola, v.66, n.4, p Santos, A. M. dos; Galvíncio, J. D.; Moura, M. S. B. de (2008), Aplicação do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) para identificação da cobertura fitogeográfica da Bacia Hidrográfica do rio Goiana-PE. In: Simpósio de Geografia Física do Nordeste. Johann, J.A.; Araújo, G. K. D.; Rocha, J. V. (2011). Avaliação do perfil temporal de NDVI decendial do sensor SPOT Vegetation em pixels puros e não puros derivados de mapa de uso da terra realizado a partir do sensor Landsat-5/TM. Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento remoto SBSR, Curitiba, PR.