Agrupamento do NDVI, temperatura de superfície e albedo para mapeamento da

Os agrupamentos de 220.622 mil pixels, feitos por meio dos métodos K-Means e Clarans com função de distância DTW, identificaram áreas de plantio de cana-de-açúcar e outros alvos, tais como, água, área urbana, agricultura, pastagem e florestas no estado de São Paulo (Figuras 35 e 39). Ressalta-se que cada grupo foi formado de acordo com as características das informações de NDVI, temperatura de superfície e albedo do AVHRR/NOAA. O albedo foi útil para separar áreas de água dos demais alvos, mas não foi adequado para auxiliar na distinção de áreas com tipos diferentes de cobertura vegetal. O agrupamento dos demais alvos foi feito analisando os valores de temperatura da superfície, tendo valores altos nas áreas de solo exposto e áreas urbanas, e valores menores em áreas com vegetação densa.

Neste contexto, a água, representada pelo grupo 0 em magenta (Figuras 35 e 39), é um alvo que em ambos os métodos foi bem definida, pois os valores de NDVI e, principalmente, os valores de albedo são diferentes dos demais grupos, como mostram as séries temporais de NDVI (Figuras 36 e 40) e albedo (Figuras 38 e 42). Os valores de NDVI e albedo são mais baixos (menores que 0,1), pois não há presença de vegetação na água, ou quando há, é mínima.

As áreas florestais também foram bem definidas por ambos os métodos. Estas áreas normalmente apresentam valores elevados de NDVI, pois têm alta concentração de biomassa. No método K-Means, representado pelo grupo 4, em vermelho, nas Figuras 35 e 36, e no método Clarans, ora representado, principalmente, pelo grupo 5 e ora pelo 4 (Figuras 39 e 40), as áreas florestais apresentam valores de NDVI alto (Figuras 39 e 40) e valores de temperatura de superfície (Figuras 37 e 41) mais baixos, pois são áreas bastante sombreadas e com cobertura vegetal densa.

Os grupos resultantes do método K-Means representaram os mesmos alvos ao logo das séries temporais de NDVI, temperatura de superfície e albedo e os perfis temporais apresentaram uma homogeneidade para cada alvo (Figuras 36, 37 e 38). O grupo 0 (magenta) corresponde à água; o grupo 1 (azul) à área urbana, e a áreas em que o solo é exposto ou tem vegetação rasteira e pastagem; o grupo 2 (verde) representa áreas de agricultura; o grupo 3

(amarelo) corresponde à cana-de-açúcar; e o grupo 4 (vermelho) representa áreas florestais (Figura 35). O mapeamento da cana-de-açúcar pelo K-Means, na maioria dos anos-safra, corresponde ao grupo 3 (Figura 35). Somente para os anos-safra 2004/2005 e 2007/2008 (Figuras 35D e 35G) houve uma mistura de áreas de cana-de-açúcar com outras áreas agrícolas (grupo 2). Nos anos-safra 2008/2009 e 2009/2010 (Figuras 35H e 35I), a expansão da cana-de-açúcar para a região oeste do estado foi mapeada pelo grupo 3. Nesta região, houve um aumento do plantio da cultura e este grupo detectou este evento.

Os grupos resultantes do método Clarans permitem identificar alguns alvos ao longo das séries temporais de NDVI, temperatura de superfície e albedo, sendo que em cada ano os alvos foram representados por grupos diferentes. Neste agrupamento, não houve um padrão para o mapeamento dos alvos e os perfis temporais foram mais variáveis durante a década de 2000 (Figuras 40, 41 e 42). O grupo 0 (magenta) corresponde a água, único grupo bem definido em toda a série temporal, pois os valores de NDVI e albedo são bem diferentes dos demais alvos. A cana-de-açúcar aparece nos grupos 1, 2, 3, 4 e 5, como por exemplo, 2005/2006 pertence ao grupo 3 (Figura 39E), 2007/2008 ao grupo 5 (Figura 39G). Neste agrupamento não foi possível mapear corretamente a cana-de-açúcar, pois houve uma mistura da cultura com os demais alvos e também não foi possível acompanhar a expansão da cana-de- açúcar para a região oeste do estado no final da década, de acordo com o mapeamento feito pelo projeto Canasat.

De um modo geral, o agrupamento definido pelo K-Means distinguiu melhor os alvos em relação ao agrupamento definido pelo Clarans. Os resultados destes agrupamentos foram menos precisos para a agricultura e pastagem, provavelmente porque as diferentes culturas apresentam valores de NDVI similares em alguma fase fenológica durante o seu ciclo vegetativo, mas os valores de NDVI são úteis para separar áreas agrícolas, de áreas não agricultáveis, como, por exemplo, água, áreas urbanas e florestais. No entanto, considerando a cana-de-açúcar, a cultura foi bem delimitada ao longo dos anos-safra. Este fato deve-se porque a cana-de-açúcar tem um comportamento típico (ciclo longo e sazonal) diferente de outras culturas agrícolas. Foi possível observar a dinâmica da cultura ao longo da década, em que, no ano-safra 2001/2002, a área cultivada era baixa, com área plantada e produção maior na região nordeste do estado, e, no final da década, nos anos-safra 2008/2009 e 2009/2010, houve um aumento significativo da área plantada em direção à região oeste do estado.

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - A

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - B Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - C

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - D Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - E

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - F Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - G

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - H Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means - I

Figura 35: Agrupamentos de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo K-Means com função de distância DTW para cada ano-safra no período de 2001/2002 a 2009/2010.

Figura 36: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento do NDVI pelo K-Means com função de distância DTW para a década de 2000.

Figura 37: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento da temperatura de superfície pelo K-Means com função de distância DTW para a década de 2000.

Figura 38: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento do albedo pelo K-Means com função de distância DTW para a década de 2000.

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - A

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - B Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - C

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - D Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - E

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - F Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - G

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - H Continua

Agrupamento de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans - I

Figura 39: Agrupamentos de NDVI, temperatura de superfície e albedo pelo Clarans com função de distância DTW para cada ano-safra no período de 2001/2002 a 2009/2010.

Figura 40: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento do NDVI pelo Clarans com função de distância DTW para a década de 2000.

Figura 41: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento da temperatura de superfície pelo Clarans com função de distância DTW para a década de 2000.

Figura 42: Perfis temporais de cada grupo do agrupamento do albedo pelo Clarans com função de distância DTW para a década de 2000.

5.3 RESULTADOS DOS MODELOS NUMÉRICOS DE PREVISÃO DA PRODUÇÃO