Dados polarimétricos do RADARSAT-2 (banda C) na discriminação de uso e cobertura da terra na região da Floresta Nacional do Tapajós

• Main Author: Emerson Luiz Servello
• Other Authors: Tatiana Mora Kuplich
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2010
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2010/10.26.01.47

O Brasil é pioneiro em programas de monitoramento de floresta tropical, tais como o PRODES e DETER. No entanto, estes programas utilizam imagens de sensores ópticos, sujeitos à cobertura de nuvens. Justifica-se assim o interesse em empregar dados de radar no monitoramento de florestas. Portanto, busca-se com esta dissertação estudar o comportamento da radiação, Banda C, proveniente do sensor SAR RADARSAT-2 aplicado ao monitoramento de uso e cobertura do solo na Floresta Nacional do Tapajós e entorno. Para atender este propósito o trabalho foi divido em três partes: (i) análise preliminar dos dados SAR; (ii) classificação dos dados com mudança de base polarimétrica; e (iii) análise temporal das imagens SAR nos anos de 2008 e 2009. A análise preliminar empregando gráficos de análise de fase, coeficiente de correlação e fração de polarização revelaram o grau de espalhamento da onda e o potencial das imagens no tratamento por mudança de base. As maiores contribuições para a despolarização da onda vieram das classes pastagem e floresta. Esta informação foi validada na segunda etapa da pesquisa, ao se aplicar a estatística kappa nas classificações das seguintes imagens: a) modo normal completa em polarizações conforme adquirida, b) com novos valores de elipticidade (E), e orientação (O) (E45O0, e E30O45); e c) imagens com polarizações HH e HV. A polarização HH apresentou resultado superior às demais classificações. Ao empregar as imagens polarimétricas num contexto temporal, o uso de imagens RADARSAT-2, em primeira instância, foi viável no estudo de mudança no uso e cobertura do solo em escala regional. No entanto apresentou limitações quanto à ocorrência de precipitação no ato da aquisição dos dados bem como em áreas com variações abruptas de relevo. Esta dissertação apresentou avanços na disponibilização de informações e características da banda C, em resposta à vegetação de porte arbóreo, assim como algumas coberturas da terra de ocorrência frequente em floresta tropical. Os resultados mostraram uma metodologia de uso da polarimetria por mudança de base para a identificação de classes de uso e cobertura do solo. Este campo de pesquisa ainda deve ser explorado, com a investigação das demais técnicas e ferramentas para a identificação de classes e variáveis da vegetação a partir de dados polarimétricos em banda C. === Brazil is a pioneer in forest monitoring programs, such as PRODES and DETER. However, these programs use images from optical sensors, subject to cloud cover. Thus, the interest in employing radar data for monitoring forests was justified. This dissertation seaks the study of C-band SAR data, from RADARSAT-2, to monitor land use and land cover in the Tapajos National Forest and surrounding areas. To serve this purpose, the work was divided into three parts: (i) preliminary analysis of SAR data; (ii) classification of data with a change of the polarimetric basis; and (iii) temporal analysis of SAR images from years 2008 and 2009. Preliminary analysis using phase graphical analysis, correlation coefficient and polarization fraction revealed the degree of scattering of the wave and the potential for the treatment of images by changing the base. The results showed that the largest contributions to the depolarized wave came from forest and pasture classes. This information has been validated at the second stage of the research, by applying the Kappa statistics scores for analyzing the classification of the following images: a) Normal mode in complete polarization, b) with new values of ellipticity (E) and orientation (O) (E45O0, and E30O45); and c) images with HH and HV polarizations. The accuracy of the HH polarization was higher than the other classifications. By employing the polarimetric images in a temporal context, the use of Radarsat-2 images was feasible for the study of land use and land cover change at regional scales. However, it has presented limitations regarding the occurrence of precipitation at the time of data acquisition as well as in areas with abrupt changes in relief. This thesis presented advances in providing information and characteristics of C-band in response to the vegetation, as well as in response to some land covers of frequent occurrence in tropical forest areas. The results showed a methodology to use the polarimetry by changing the basis for the identification of classes of land use and cover. This field of research remains to be explored, with research into other techniques and tools for identifying classes and vegetation variables from polarimetric C band data.