Dinâmica espectral-angular de variedades de soja e relações com produtividade a partir de dados off-nadir MODIS, ALI e Hyperion

• Processo: 08/11499-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2011
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências
• Pesquisador responsável: Lenio Soares Galvão
• Beneficiário: Lenio Soares Galvão
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Sensoriamento remoto Produção agrícola Soja Sensores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Agricultura | Geometria de visada | Hyperion | Modis | Produtividade | Sensoriamento remoto hiperespectral | Sensoriamento Remoto

Resumo

O objetivo desse projeto é a utilização conjunta de dados obtidos com visada fora do nadir pelos sensores multiespectrais MODIS/Terra e Aqua e ALI/EO-1 e pelo sensor hiperespectral Hyperion/EO-1 para: (a) caracterizar a dinâmica espectral-angular de variedades de soja em uma área de estudo localizada no Mato Grosso (MT); (b) verificar a separabilidade espectral dessas variedades usando diferentes técnicas de classificação aplicadas sobre as imagens hiperespectrais e sobre as imagens resultantes da simulação de diferentes sensores multiespectrais a partir do Hyperion, e (c) analisar as relações entre índices de vegetação e sua produtividade. As três análises serão feitas em função da geometria de visada dos sensores e dos diferentes estágios fenológicos da soja. A caracterização da dinâmica espectral-angular da soja será feita usando os dados MODIS e seus produtos, obtidos ao longo de duas estações de crescimento da soja (2004-2005 e 2005-2006). A análise dos dados Hyperion para fins de discriminação de variedades e simulação de sensores focalizará duas aquisições de imagens feitas com ângulos de visada fora do nadir e em direções opostas, mas com elevação solar similar: uma imagem adquirida em fevereiro de 2005 (espalhamento frontal) e outra em janeiro de 2006 (retro-espalhamento). Em 2005, os dosséis de soja foram observados pelo Hyperion em estágios reprodutivos mais avançados do que em 2006. As técnicas de classificação por análise discriminante múltipla, máxima verossimilhança, mapeador de ângulo espectral (SAM) e support vector machine (SVM) serão testadas no trabalho para discriminação das variedades com seleção prévia de atributos. Para estabelecer as relações entre produtividade e índices de vegetação, 17 índices de vegetação de bandas estreitas do Hyperion serão calculados. Os efeitos da geometria de visada sobre as correlações entre os valores de NDVI, calculados dos sensores MODIS/Terra e Aqua, e os dados de produtividade fornecidos pelas fazendas serão analisados em função do ciclo de desenvolvimento da soja. Questões específicas que serão alvo dessa investigação são: (1) Existem diferenças na dinâmica espectral-angular das principais variedades de soja com o estágio fenológico? (2) Qual o desempenho de diferentes técnicas de classificação e quais as melhores bandas para separar variedades de soja em imagens Hyperion de diferentes anos? (3) Existem relações estatisticamente significantes entre produtividade de soja e índices de vegetação calculados do sensor Hyperion? (4) As relações diferem entre as imagens Hyperion de anos diferentes? (5) Elas são afetadas pela geometria de visada? Espera-se que a nova informação oriunda dessa investigação, usando de forma combinada dados hiperespectrais e multiespectrais com visada fora do nadir, possa ajudar a compor um conhecimento sólido para a agricultura monitorada por satélites. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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BREUNIG, FABIO M.; GALVAO, LENIO S.; FORMAGGIO, ANTONIO R.; EPIPHANIO, JOSE C. N.. Variation of MODIS Reflectance and Vegetation Indices with Viewing Geometry and Soybean Development. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v. 84, n. 2, p. 263-274, JUN 2012. (08/11499-8)

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GALVAO, LENIO SOARES; DOS SANTOS, JOAO ROBERTO; ROBERTS, DAR A.; BREUNIG, FABIO MARCELO; TOOMEY, MICHAEL; DE MOURA, YHASMIN MENDES. On intra-annual EVI variability in the dry season of tropical forest: A case study with MODIS and hyperspectral data. REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT, v. 115, n. 9, p. 2350-2359, SEP 15 2011. (08/11499-8)

BREUNIG‚ F.M.; GALVÃO‚ L.S.; FORMAGGIO‚ A.R.; EPIPHANIO‚ J.C.N.. Directional effects on NDVI and LAI retrievals from MODIS: A case study in Brazil with soybean. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 13, n. 1, p. 34-42, 2011. (08/11499-8)

GALVAO, LENIO SOARES; BREUNIG, FABIO MARCELO; DOS SANTOS, JOAO ROBERTO; DE MOURA, YHASMIN MENDES. View-illumination effects on hyperspectral vegetation indices in the Amazonian tropical forest. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 21, p. 291-300, APR 2013. (08/11499-8)

BREUNIG, FABIO M.; GALVAO, LENIO S.; FORMAGGIO, ANTONIO R.; EPIPHANIO, JOSE C. N.. Classification of soybean varieties using different techniques: case study with Hyperion and sensor spectral resolution simulations. JOURNAL OF APPLIED REMOTE SENSING, v. 5, JUN 29 2011. (08/11499-8)