Avaliação e comparação de imagens LISS-III/ResourceSat-1 e TM/Landsat 5 para estimar volume de madeira de um plantio de Pinus elliottii

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estimar o volume de madeira de um povoamento jovem de Pinus elliottii, localizado no litoral sudeste do Rio Grande do Sul, com imagens dos sensores LISS-III/ResourceSat-1 e TM/Landsat 5, comparando o desempenho destes para tal. Obtiveram-se imagens de setembro de 2010, mês coincidente com o inventário florestal feito na área de estudo. Os valores de reflectância espectral de superfície foram recuperados das imagens originais. Após o georreferenciamento, dos pixels coincidentes com a localização das unidades amostrais do inventário florestal foram extraídos os valores das reflectâncias nas quatro bandas espectrais equivalentes aos dois sensores, cujas respostas foram comparadas. Além das bandas espectrais foram utilizados os índices de vegetação (IV’s) SR, NDVI, SAVI, MVI e GNDVI. Também, foi proposto o ajuste destes IV’s originais pela idade do povoamento, os quais foram identificados por SR_i, NDVI_i, MVI_i e GNDVI_i. A aplicação do logaritmo nas bandas espectrais melhorou os valores dos coeficientes de correlação linear (r), à exceção do IVP, retornando valores entre 0,69 (IVP) a 0,83 (Verde) para o LISS-III e entre 0,68 (Vermelho) a 0,79 (IVM) para o TM; Com os IV’s o logaritmo melhorou os valores de r somente para os IV’s originais, retornando valores de r entre 0,77 (NDVI) a 0,84 (GNDVI) com o LISS-III e entre 0,73 (NDVI) a 0,82 (MVI) para o TM. Com os IV’s ajustados pela idade do povoamento a logaritimização não se mostrou necessária para melhorar a associação linear, retornando valores de r entre 0,79 (NDVI_i) a 0,82 (MVI_i) com o LISS-III e entre 0,74 (SR_i) a 0,80 (MVI_i) com o TM. Além disso, o ajuste pela idade aumentou o intervalo dinâmico dos IV’s ajustados, e, aparentemente, aumentou a sensibilidade nos povoamentos de maior volume. Diferenças significativas na associação linear entre os dados espectrais do TM e LISS-III com o volume só foram encontradas na banda equivalente do verde. Com dados TM, a equação melhor ajustada explicou 68% da variabilidade do volume; com dados LISS-III a equação explicou 72% da variabilidade. Estas equações geraram dois mapas de volume de madeira, onde as médias das estimativas obtidas com LISS-III estiveram dentro do intervalo de confiança da média do inventário florestal em 70% dos talhões considerados; para o TM a coincidência foi de 65% dos talhões. Conclui-se que os sensores LISS-III e TM apresentam alta similaridade e que a metodologia empregada pode ser utilizada para auxiliar no inventário florestal dos povoamentos jovens de P. elliottii na área de estudo principalmente pelo fato das estimativas obtidas pelas imagens cobrirem todo o talhão, ao passo que a amostragem do inventário florestal contempla menos de 2% da área.

The aim of this work was to estimate the wood volume of a young stand of Pinus elliottii, located on the southeastern coast of the state of Rio Grande do Sul, by imagery from LISS-III/ResourceSat-1 and TM/Landsat 5 sensors, comparing their performance for such. Images were obtained on September 2010, the month coincident with the forest inventory made in the study area. The surface spectral reflectance values were retrieved from the original images. After the georeferencing, the sampling units location from the forest inventory were used to select the pixels to extract the reflectance values on the four spectral bands equivalents for the two sensors, which answers were compared. In addition to the bands were used the Vegetation Indices (VI’s) SR, NDVI, SAVI, MVI and GNDVI. Also proposed was the adjusting of these original VI’s by the stand age, which ones were identified by SR_i, NDVI_i, MVI_i and GNDVI_i. The application of logarithm in the spectral bands improved the r values, with exception to NIR, achieving values between 0.69 (NIR) and 0.83 (Green) for LISS-III and between 0.68 (Red) and 0.79 (SWIR) for TM; With the VI’s, the logarithm improved the r values only for the original VI’s, returning r values from 0.77 (NDVI) to 0.84 (GNDVI) with LISS-III and r values from 0.73 (NDVI) to 0.82 (MVI) for TM. With the VI’s adjusted by stand age the logarithm was not necessary to improve the linear association, returning r values from 0.79 (NDVI_i) to 0.82 (MVI_i) with LISS-III and r values from 0.74 (SR_i) to 0.80 (MVI_i) with TM. Moreover, adjusting by age increased the dynamic range of the VI’s adjusted, and apparently increased the sensitivity in stands with larger volume. Significant differences in the linear association between TM and LISS-III spectral data with volume were just found on the green equivalent band. With TM data, the best fitted model explained 68% of the volume variability; with LISS-III data the model explained 72% of the variability. These models generated two wood volume maps, where the average of the estimates achieved with LISS-III were within the confidence level of the average from the forest inventory on 70% of the compartments considered; for TM the coincidence was on 65% of the compartments. It is conclude that the sensors LISS-III and TM presented high similarity and the methodology applied can be used to aid in forest inventory of young stands of P. elliottii in the study area mainly because the estimates obtained by the images cover the entire compartment, while the forest inventory sampling contemplates less than 2% of the area.