COMPARAÇÃO DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERÊNÇA
NORMALIZADA (NDVI) EM UMA ÁREA DE CERRADO, MT
Marcos A. Fausto1; Nadja G. Machado2, José de S. Nogueira3, Marcelo S. Biudes 4
1- Mestrando, Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso
(UFMT/PGFA), CEP: 78060-900, 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
([email protected], [email protected], [email protected])
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 (0709) 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
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 2009. 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.
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 2011. 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
respectivamente.
correspondem às refletâncias das bandas 4 e 3 do Landsat 5,
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
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
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.
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
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Huete, A.R., (1988). A soil-adjusted vegetation index. Remote Sensing of Environment,
Elsevier Science Publishing Co., New York, USA. 25:295-309.
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. 143-152.
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.451-461.
Santos, A. M. dos; Galvíncio, J. D.; Moura, M. S. B. de (2008), Aplicação do índice de
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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.