Caracterização e mapeamento da vegetação da região da Floresta Nacional de Tapajós através de dados óticos, de radar e inventários florestais

• Main Author: Fernando Del Bon Espírito-Santo
• Other Authors: Yosio Edemir Shimabukuro
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2003
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2003/12.09.13.07

A Floresta Nacional do Tapajós (FNT) há anos vem sendo imageada por diversos tipos de sensores remotos. Uma das principais áreas de estudo do projeto Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia (LBA), a FNT tem sido objeto de inúmeras campanhas de sensoriamento remoto (SR). No entanto ainda são escassos os trabalhos que tentam integrar as informações provenientes dos múltiplos sensores e avançar na classificação da sua cobertura vegetal, indo além do mapeamento pelo projeto RADAMBRASIL na década de setenta. Além dos dados de SR, uma importante fonte de informação para o estudo da vegetação da FNT são os inventários florestais (IF’s) de grande intensidade amostral, realizados nos anos setenta e oitenta, pelaFood and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) e Universidade Federal de Viçosa (UFV), respectivamente. Na FNT esses IF’s amostraram 231 ha de floresta e mais de 55.000 árvores. O principal objetivo desse trabalho é produzir um mapa de distribuição da cobertura vegetal da região da FNT, utilizando dados provenientes de múltiplas fontes de SR, com o suporte da modelagem espacial de uma intensa base de IF’s. Para isso foram utilizadas imagens multitemporais de SR (TM de 1988, 1997, 1999 e ETM+ de 2001; um mosaico RADARSAT de 2002; uma imagem do sensor hiperespectral Hyperion; e dados de videografia aérea de 1999 e 2002), dados de IF’s antigos e recentes, além de informações auxiliares de altimetria e precipitação. A composição florística e fitossociológica da floresta foi determinada através dos dados de IF’s recentes. Nos dados dos IF’s antigos foram aplicadas duas análises: (1) determinação do padrão de distribuição das principais espécies arbóreas com o uso da análise de padrões de eventos (kernel analysis); (2) espacialização dos dados estruturais da vegetação como a área basal (AB), biomassa aérea (BA) e volume comercial de madeira (VCM) por hectare, através de técnicas geoestatísticas (krigeagem). Para os dados de sensoriamento remoto foram aplicados os seguintes procedimentos: (1) validação da correção atmosférica da imagem ETM+/Landsat de 2001 com o uso da imagem Hyperion; (2) mapeamento das classes de uso da cobertura vegetal da FNT utilizando uma análise multitemporal, desenvolvida para o mapeamento das áreas em sucessão secundária; (3) mapeamento das classes de floresta primária da FLONA através de um mosaico de imagens RADARSAT; e (4) validação das classificações com o uso de dados de verdade terrestre (IF’s recentes, pontos de campo e videografia aérea). Através desses processamentos foram produzidos os seguintes resultados: (1) determinação de três perfis florístico e estrutural da FNT; (2) determinação espacial das áreas com maior ocorrência de espécies dominantes da floresta; (3) distribuição espacial dos dados biofísicos da floresta (AB, BA e VCM); e (4) mapa temático da cobertura vegetal realizado por dados multitemporais de multisensores. A análise do mosaico RADARSAT mostrou uma boa correspondência entre essas imagens com as feições das classes do mapa de vegetação do RADAMBRASIL. Portanto, o mapa gerado contribuiu para atualização dos contornos do mapa de vegetação do RADAMBRASIL. Entretanto, comparando essas classes de vegetação mapeadas com as informações biofísicas derivadas da abordagem de modelagem espacial, essa análise mostrou que não existe uma correspondência entre essas informações Embora essa análise sugira que, em termos de informações de estrutura biofísicas, o número de classes de vegetação do RADAMBRASIL poderia ser reduzido, esse resultado necessita de mais pesquisas de validação em campo, inclusive em outras áreas florestais da Amazônia. A metodologia desenvolvida para o mapeamento das áreas de sucessão secundária realizada de forma semi-automática é uma alternativa promissora para a análise dessas áreas na Amazônia. === The Tapajós National Forest (FNT) has been observed by several remote sensor types, for many years. As one of the main study sites of the Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia (LBA) project, the FNT has been object of several remote sensing campaigns. However, the papers that have tried to integrate the information originating from the multiple sensors and to advance in the vegetation cover mapping, going beyond the mapping carried out by RADAMBRASIL project in the seventies, are still scarce. Besides the remote sensing data, important sources of information to study vegetation of FNT are the forest inventories (IF’s) of large sampling intensity, carried out in the seventies and eighties by Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) and Federal University of Viçosa (UFV), respectively. These IF’s sampled 231 ha of forest and more than 55,000 trees in the FNT. The main objective of this dissertation is to produce a map of vegetation cover distribution of the FNT region, utilizing data from multiple source of remote sensing with the support of spatial modeling of IF’s rich data base. To do so, multitemporal remote sensing images (1988, 1997, 1999 TM and 2001 ETM+ images; a 2002 RADARSAT mosaic; one image of hyperspectral Hyperion sensor; and aerial videography acquired in 1999 and 2000 missions), old and recent IF’s data, as well as ancillary information about elevation and precipitation. The floristic and phytosociologic composition of the forest were determined from recent IF’s data. For the old IF’s data, two analyses were applied: (1) determination of pattern distribution of the main tree species using the events pattern analysis (kernel analysis) technique; (2) spatial distribution of the structural vegetation data such as the basal area (AB), aerial biomass (BA), and commercial volume of wood (VCM) per hectare, using geostatistics technique (krigging). For the remote sensing data, the following procedures were performed: (1) validation of the atmospheric correction of 2001 ETM+/Landsat image using the hyperspectral Hyperion image; (2) mapping the vegetation cover classes of the FNT utilizing a multitemporal data analysis developed especially for mapping the secondary succession areas; (3) mapping the primary forest classes of the FLONA through the RADARSAT mosaic; and (4) validation of the classification using ground truth data (recent IF’s, field ground control points, and aerial videography). From these processing the following results were achieved: (1) determination of three floristic and structural profiles of the FNT; (2) spatial determination of the areas with higher occurrence of dominant tree species; (3) spatial distribution of the biophysical (AB, BA, and VCM) data of the forest; and (4) thematic map of vegetation cover carried out by using multitemporal data from multisensors. The analysis of the RADARSAT mosaic showed a good correspondence of its features with the RADAMBRASIL vegetation classes. Therefore, the generated map contributed to update the cartographic contours of the RADAMBRASIL vegetation map. However, comparing these mapped vegetation classes with biophysical information derived from spatial modeling approach, it became clear that there is not a correspondence between contours of the RADAMBRASIL and spatial modeling approach. Although this comparison suggests that, in terms of biophysical structure information, the number of vegetation classes could be reduced, more work needs to be done. The methodology developed for mapping the secondary succession areas using a semiautomatic approach is a promising alternative for analyzing these areas in the Amazon region.