Classificação e interpretação das imagens Landsat

A classificação digital através do classificador automático ISOSEG sob a imagem Landsat de 08/03/14 resultou em vários erros de classificação decorrentes da confusão espectral entre os diversos alvos da superfície terrestre. Durante a pós- classificação por interpretação visual multitemporal foi possível notar alguns comportamentos espectrais típicos e algumas interações entre os alvos que se tornam importantes para a interpretação de imagens na região de estudo. Na Figura 5 é possível visualizar o comportamento espectral típico da soja sob uma composição colorida RGB564 para o Landsat-8 adquirida em 08/03/14. Essa composição faz com que os talhões de soja diferenciem-se dos demais alvos, como água e arroz irrigado, que também apresentam respostas espectrais típicas da imagem. Sanches et al. (2005) encontraram resposta espectral semelhante para a soja na composição colorida RGB453 nos sensores TM (Landsat-5) e ETM+ (Landsat-7), podendo assim, distinguir facilmente a soja dos cultivos de milho e cana-de-açúcar no período de máximo desenvolvimento vegetativo.

Figura 5 - Resposta espectral típica das culturas da soja (a) e do arroz irrigado (c) em pleno

desenvolvimento, bem como a água em uma barragem (b), em uma imagem Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

Essas características espectrais são decorrentes das diferentes composições celulares de cada planta, quantidade de água em cada cultura e do tipo de arquitetura de cada dossel. No caso da soja, o dossel possui uma arquitetura planófila e que implica em uma maior reflectância, devido a maior área de exposição folhar para o sol, já o arroz possui uma arquitetura de folha erectófila, onde parte da radiação fica aprisionada no dossel, causando uma menor quantidade de energia captada pelo sensor, quando comparada à soja.

Porém, nem sempre é possível diferenciar a cultura agrícola de interesse dos outros alvos com o uso de apenas uma imagem. Isso se deve à semelhança espectral em alguns momentos durante a safra. Logo, a obtenção de mais de uma imagem ao longo do período de cultivo é necessária para que haja uma correta representação da área ocupada pela cultura nos municípios em estudo. Assim como o relatado por Rudorff et al. (2005) em um estudo de mapeamento da cana-de- açúcar a partir de imagens Landsat, em que houve confusão espectral com lavouras de milho, sendo necessário uma análise multitemporal para a correta discriminação entre as culturas. A Figura 6 demostra a modificação da característica apresentada por um talhão de arroz irrigado e que pode ser utilizada na interpretação das imagens.

Figura 6 – Característica espectral típica de talhões com arroz irrigado em pleno desenvolvimento na

imagem de 27/12/13 à esquerda e 8/03/14 à direita, de água (a) e solo exposto (b), em imagens Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

Na figura 6, os talhões apresentados à direita encontram-se visualizados em uma imagem adquirida em 08/03/14, apresentando fácil interpretação visual. Os mesmos talhões são apresentados à esquerda na imagem adquirida em 27/12/13, ou seja, em um período de aquisição anterior com relação à imagem da direita. Nesse caso, visualiza-se em “a” a resposta espectral típica da água, utilizada na irrigação por inundação do arroz. Tal resposta somente é visível no momento anterior à cobertura total da superfície pela vegetação, conforme pode ser visualizado na imagem adquirida em 08/03/14. Já em “b” percebe-se a resposta espectral de solo exposto no período anterior ao alagamento do solo.

Essas características têm importante função na diferenciação de talhões de soja e arroz que apresentem semelhanças espectrais entre si e torna possível sua distinção em uma análise multitemporal. Campos et al. (2015) em estudo na região arrozeira do RS utilizando o satélite Landsat-8, relatam a importância de imagens anteriores ao desenvolvimento vegetativo do arroz, objetivando identificar áreas inundadas para evitar confusão espectrais com outras culturas. Esse tipo de análise é exemplificado na figura 7, onde uma área de soja “a” apresenta uma semelhança espectral com áreas de arroz (coloração tipicamente avermelhada) em uma imagem adquirida em 24/03/14. Porém, se for analisada a imagem adquirida em 19/01/14, já é possível notar uma diferenciação com relação à resposta espectral entre as duas áreas. Ademais, é possível visualizar a imagem de 18/12/13, onde em “a” nota-se a resposta espectral de ausência de biomassa, que contrasta com “b”, onde a resposta é típica de áreas inundadas.

Figura 7 - Análise multitemporal das imagens adquiridas nas datas de 18/12/13, 19/01/14 e 24/03/14

onde “a” é uma área de soja e “b” uma área de arroz, em imagens Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

Outra questão importante deve-se às imagens de dezembro, que, embora não apresentem talhões de soja em pleno desenvolvimento e com características típicas para a sua correta identificação, desempenha uma função importante na classificação das imagens. Isto devido à possibilidade de diferenciar as áreas com resposta espectral predominante de solo exposto ou vegetação seca (possivelmente referente ao preparo com arado e grade ou dessecação para a semeadura da soja), mas principalmente pela visualização de áreas inundadas para a irrigação do arroz. A importância das imagens adquiridas em dezembro será ressaltada posteriormente. Na figura 8 é demonstrada uma imagem de 08/03/14, onde em “a” é possível visualizar uma área de soja com desenvolvimento desuniforme, com alguns pixels característicos para a sua identificação, mas com uma grande interferência do plano de fundo do dossel (solo e/ou vegetação seca), caracterizada pela coloração ciano- esverdeada. Este talhão pode ser objeto de confusão tanto durante a classificação automática quanto na interpretação visual, pois não prevalece a reflectância da soja. No entanto, ao observar-se uma imagem da mesma região, porém adquirida em 09/04/14, é possível notar em “b” uma melhora na identificação desse talhão, isso deve-se provavelmente por tratar-se de uma semeadura mais tardia e que determinou uma caracterização espectral típica de soja somente em abril. Essa aparência de soja falhada pode ser decorrente de outros fatores, como doenças, pragas, estresses meteorológicos ou falha na semeadura, no entanto, essas áreas também são contabilizadas como soja.

Figura 8 - Talhão de soja com desenvolvimento desuniforme (a) e com características espectrais de

pleno desenvolvimento (b), em imagens Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

Observando a figura 9, que representa a sequencia das principais imagens utilizadas para a pós-classificação por interpretação visual, nota-se que para esse talhão a cultura da soja é identificável nas imagens de 19/01 e 08/03/14, sendo que esta apresenta uma resposta espectral mais característica para sua identificação. Este talhão provavelmente foi semeado precocemente, não sendo mais identificável em 24/03/14. Assim, se apenas esta imagem estivesse disponível, a identificação deste talhão não seria possível, pois predomina a característica espectral de vegetação seca.

Figura 9 - Sequencia de imagens para a identificação de um talhão de soja semeado precocemente,

Na figura 10, é apresentada uma sequencia de imagens que representa áreas de soja semeadas em ciclo médio, pois a identificação se dá com o uso das imagens de 08 e 24/03/14. Não sendo possível o seu correto mapeamento tanto em datas anteriores quanto posteriores (com exceção das áreas na porção inferior direita da imagem, visíveis também em 19/01/14).

Figura 10 - Sequencia de imagens Landsat para a identificação de um talhão de soja com semeadura

em ciclo médio, em imagens Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

Na figura 11 o talhão de soja é melhor identificável na imagem de 09/04/14, devido provavelmente a uma semeadura mais tardia. As imagens de 08 e 24/03/14 não apresentam uma boa identificação do talhão e nas imagens de 27/12/13 e 19/01/14 o mesmo apresenta características de ausência de biomassa.

Figura 11 - Sequencia de imagens Landsat para a identificação de um talhão de soja com semeadura

tardia, em imagens Landsat/OLI, composição colorida RGB564.

A figura 12 apresenta um talhão de soja onde houve dúvida para sua identificação, isso se deve a uma resposta espectral não característica. Porém, se as imagens de 19/01/14, 08/03/14 e 24/03/14 estiverem disponíveis é possível perceber que na primeira a característica é de ausência de biomassa e que a resposta espectral se aproxima à da soja nas imagens subsequentes, além do que não se visualiza sinais de que tal área foi alagada em nenhuma das imagens, o que descarta a possibilidade de ser um talhão cultivado com arroz irrigado.

Figura 12 - Sequencia de imagens para a identificação de um talhão de soja dúvida em imagens,

Landsat/OLI, composição colorida RGB564.