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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.1988.tde-20231122-092716
Documento
Autor
Nome completo
José Carlos Neves Epiphânio
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 1988
Orientador
Título em português
Dados TM Landsat-5 no estudo das culturas de trigo e feijão
Palavras-chave em português
COMPORTAMENTO ESPECTRAL
FEIJÃO
SENSORIAMENTO REMOTO
TRIGO
Resumo em português
A área irrigada no Estado de São Paulo sofreu forte incremento, particularmente na região de Barretos/Guaíra. Paralelamente a isso, houve acentuada melhoria nos sistemas sensores a bordo dos satélites da série Landsat, especialmente no Landsat-5. Esse satélite possui o sensor “Thematic Mapper” (TM) com sete bandas espectrais, sendo seis na região do visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético, com resolução espacial de 30 metros e temporal de 16 dias. O presente trabalho visou ao estudo do comportamento espectral do trigo e do feijão ao longo do ciclo vital utilizando dados digitalizados do TM/Landsat-5 gravados em fitas magnéticas compatíveis com computador. Foram extraídas amostras de níveis de cinza das imagens previamente corrigidas para efeitos atmosféricos e esses valores foram analisados gráfica e quantitativamente. A análise gráfica permitiu a visualização do desenvolvimento das culturas e suas alterações espectrais ao longo das bandas e do tempo. Nessa parte do trabalho foi discutida a influência dos fatores agronômicos típicos de cada cultura (espaçamento, cobertura do solo, arquitetura foliar) sobre o comportamento espectral. Com base nessa análise foi feita uma inferência sobre o número de dias, após o plantio, necessário ao surgimento do comportamento espectral típico de vegetação: 20-30 dias para o trigo e 40-50 dias para o feijão. Para a avaliação quantitativa da potencialidade de cada banda para a diferenciação das áreas de trigo e de feijão, realizou-se análise de variância seguida do teste de Student-Newnan-Keuls para teste da hipótese Ho de igualdade entre áreas. Em seguida criou-se um índice, denominado Eficiência de Aceitação Correta, que permite a avaliação concreta do potencial de cada banda para maximizar as aceitações corretas e minimizar as aceitações incorretas de Ho. Essas análises permitiram que se tivesse uma visão clara dos efeitos do estágio geral de desenvolvimento das culturas sobre a potencialidade de distinção entre áreas, e permitiu uma discussão básica sobre o teor de clorofila e seu efeito sobre a resposta espectral de cada cultura. Observou-se que esse tipo de análise fundamental dos processos envolvidos pode servir de subsídio valioso não elaboração de processamentos digitais visando a produção de composições coloridas para uso rotineiro em fotointerpretação. Visando explorar a possibilidade de processamentos digitais para a distinção entre o trigo e o feijão, elaboraram-se vários índices empíricos de razão entre bandas, e aplicou-se o mesmo procedimento de análise descrito para as bandas simples. De maneira geral, não houve melhoria nos resultados. Da mesma forma, a transformação dos valores de níveis de cinza em valores de reflectância não trouxe melhoria nos resultados, tanto no caso de bandas simples quanto no caso do uso de índices de razão entre bandas. Outra análise empreendida referiu-se ao estabelecimento de correlações entre parâmetros de sensoriamento remoto e parâmetros das culturas, ou seja, índice de área foliar e percentagem de cobertura do solo. Concluiu-se que correlações significativas são mais facilmente obtidas quando o índice de área foliar correlaciona-se bem com a percentagem de cobertura do solo, ou seja, no início do ciclo. A banda TM4 mostrou-se a mais eficiente para essas correlações, embora tenha apresentado baixa utilidade na diferenciação entre famílias. A utilização de índices de razão entre bandas não foi mais eficiente que a banda TM4. Embora se tenham tido problemas quanto à obtenção de imagens úteis, devido à ocorrência de nuvens, vários aspectos agronômicos das áreas irrigadas puderam ser abordados em nível básico e produziram resultados fundamentais para pesquisas agronômicas utilizando dados de sensoriamento remoto obtidos via satélites de recursos naturais e/ou ambientais.
Título em inglês
TM Landsat-5 data to wheat and bean agronomic studies
Resumo em inglês
The irrigated area of São Paulo State experienced a vigorous increment at last years. In addition, the sensor technology also developed at a big rate. The TM/Landsat-5 has six bands on visible and near infrared with 30 meters spatial resolution, and a thermal infrared band with 120 meters spatial resolution, all with 16 days temporal resolution. The objective of this work is to study wheat and bean spectral behavior during their vital cycle using digitalized TM/Landsat-5 data recorded on computer compatible tapes (CCT). Samples of digital numbers were extracted from CCT previously corrected for atmospheric effects, and these values were graphically and quantitatively analyzed. The graphic analysis allows the visualization of crops development and their spectral alterations along time and TM bands. In this part it was discussed the influence of each crop typic parameter (row spacing, stand density, soil cover, foliar architecture) on its spectral behavior. Based on this analysis it could be inferred the number of days after planting necessary to the appearance of typical vegetation spectral behavior: 20-30 days for wheat and 40-50 days for bean. To quantitatively evaluate the potentiality of each TM band to differentiate wheat areas from bean areas, it was performed an analysis of variance followed by Student-Newman-Keuls test to test the null hypothesis of equality among the areas. After this, it was created and index, called Efficiency of Correct Acceptation, that allows the evaluation of each band potential to maximize the correct Ho acceptation and to minimize the incorrect Ho acceptation. These analysis showed the effect of general crop developing stage on the band potentiality for areas distinguishing, and allow a fundamental discussion about chlorophyll content and its effect on spectral response of each crop. This analysis of fundamental processes evolved on crop spectral response can be useful as a support to digital processing to produce color composites to be used in a routine of photointerpretation tasks. Various ratio indices were tested to evaluate their potential to distinguish wheat from bean. In the same procedure used to single was applied here. In a general way, it was observed no improvements in relation to single bands. In the same way, the transformation of digital values to reflectance values no carried to better results, both for single bands and to ratio indices. Another analysis was performed to test the correlation between remote sensing parameters (single bands and ratio indices) and crop parameters (leaf area index and percent soil cover). It was concluded that significative correlations were most easily obtained when leaf area index correlates well with percent soil cover, that is, in the early season. TM4 showed to be most efficient band to these correlations, nevertheless showed low potential to differentiate between wheat and bean families. Ratio indices were not more efficient than TM4 single band. Although problems with clouds have impaired some images, various agronomic aspects of irrigated areas could be approached in a basic level and yielded fundamental results to agronomic researches that use remote sensing data obtained via natural/environmental satellites.
 
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Data de Publicação
2023-11-24
 
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