Monitoramento de Áreas Cultivadas no estado de Mato Grosso

Prévia do material em texto

Página 1 de 7 
 
Monitoramento de áreas cultivadas no Mato Grosso 
Eudes Aparecido Rola1 
Fabricio Guerrero Braga2 
Mateus Figueredo3 
Nathalia Bruna Cervelheira Silva4 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O presente artigo, têm como base o artigo “Estimativa da área de soja no Mato Grosso 
por meio de imagens MODIS”, escrito por Rodrigo Rizzi, Joel Risso, Rui Dalla Valle 
Epiphanio, Bernardo Friedrich Theodor Rudorff, Antônio Roberto Formaggio, Yosio Edemir 
Shimabukuro e Sérgio Leal Fernandes. O artigo fala sobre a utilização de imagens de média 
resolução, obtidas por sensores remotos, mais especificamente imagens obtidas com o sensor 
MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer - http://modis.gsfc.nasa.gov), 
embarcado nos Satélites Terra e Aqua, lançados em 18/12/1999 e 04/05/2002 respectivamente, 
para estimar áreas de plantio de soja no estado de Mato Grosso. Tal estimativa é extremamente 
útil para previsões de safra e mercado, já que o estado de Mato Grosso é o maior produtor e 
exportador de soja do Brasil (Embrapa Soja, 2016). 
A estimativa de áreas cultivadas são de extrema importância e suas aplicações são uteis 
para diversas áreas, como previsões de safra e mercado, monitoramento, levantamento de dados 
e manejo de áreas propicias para plantio. Em destaque, o estado de Mato Grosso, que possui 
grande expressividade no setor agrícola nacional, dados referentes à safra 2015/2016 de soja 
afirmam que o estado de Mato Grosso é responsável por quase 30% da produção nacional, com 
mais de 9 milhões de hectares de área cultivada (Embrapa Soja, 2016). 
 
 
 
1 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica na UNEMAT, campus Sinop. 
E-mail: eudes.amarelo87@gmail.com. 
2 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica na UNEMAT, campus Sinop. 
E-mail: fgr_dereis@outlook.com. 
3 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica na UNEMAT, campus Sinop. 
E-mail: mateus.figueredo107@gmail.com. 
4 Acadêmica do curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica na UNEMAT, campus Sinop. 
E-mail: nathalia.cervelheira@gmail.com. 
Página 2 de 7 
 
2. DESENVOLVIMENTO METODOLÓGICO 
 
A área escolhida como estudo no artigo ao qual o presente se baseia compreende o 
estado de Mato Grosso, situado entre as latitudes S 07°10’ e S 18°00’ e as longitudes W 50°00’ 
e W 61°05’. Com o intuito de estimar a área de soja, foram utilizadas imagens compostas de 16 
dias amostrais do sensor MODIS a bordo do satélite Terra com resolução espacial de 250 m, 
mais especificamente o produto MOD13Q1 coleção 5.0, sob a forma do índice de vegetação 
denominado EVI (Enhanced Vegetation Index) proposto por Huete et al. (1997). De acordo 
com a Equação 1: 
 
EVI = G * ୍୚୔ି୚
୍୚୔ା େభ∗ ୚ିେమ∗ ୅ା ୐
 
 
Onde: 
 
IVP = Reflectância no infravermelho próximo; 
V = Reflectância no vermelho; 
A = Reflectância no azul; 
C1 = Coeficiente de correção dos efeitos atmosféricos para a banda do vermelho (6,0); 
C2 = Coeficiente de correção dos efeitos atmosféricos para a banda do azul (7,5); 
L = Fator de correção para a interferência do solo (1,0); 
G = Fator de ganho (2,5). 
Obs.: Os valores de C2 e C2 são regionais e foram adotados com base em dados 
disponibilizados pelo EOS (Earth Observing System) da NASA (National Aeronautics 
and Space Administration). 
 
Avaliando diferentes níveis de contraste é possível distinguir, através do EVI, regiões 
de alta densidade de vegetação, como florestas de regiões onde a densidade de vegetação é 
baixa, aquelas contendo cultivos agrícolas, facilitando a distinção entre tais áreas em uma 
imagem EVI. 
O EVI é um modelo matemático que avalia diferentes níveis de reflectância, onde a 
abordagem utilizada no artigo base deste trabalho para a identificação das áreas de soja leva em 
conta o comportamento temporal do EVI sob o monitoramento da cultura ao longo do seu ciclo 
de crescimento e desenvolvimento com base no calendário agrícola da região em estudo. Logo: 
- Na fase inicial (semeadura ou quando a cultura está em fase emergência, solo exposto) 
a reflectância é mínima, portanto baixo EVI, obtém-se então o MinEVI. 
- Na fase final (fase de máximo desenvolvimento da cultura, alta densidade vegetativa) 
a reflectância é máxima, portanto alto EVI, obtém-se então o MaxEVI. 
Página 3 de 7 
 
O CEI (Equação 2), que é a peça chave para a análise dos dados e estimativa da cultura, 
é diretamente proporcional a diferença entre o MaxEVI e o MinEVI e inversamente 
proporcional a soma entre MaxEVI e o MinEVI. De acordo com a Equação 2: 
CEI = G*(୑ୟ୶୉୚୍ାୗ)ି (୑୧୬୉୚୍ାୗ)
(୑ୟ୶୉୚୍ାୗ)ା (୑୧୬୉୚୍ାୗ)
 
MaxEVI = Valor máximo de EVI observado no período de máximo desenvolvimento da 
cultura; 
MinEVI = Valor mínimo de EVI observado no período de pré-plantio e/ou emergência; 
S = Coeficiente de realce (10); 
G = Fator de ganho (10). 
 
Desta forma, os valores de CEI podem variar numericamente somente entre -1 e 1, desta 
forma, quanto maior for a diferença entre o MaxEVI e o MinEVI, maiores serão os valores de 
CEI, o que descreve perfeitamente a variação de densidade vegetativa de qualquer cultura, 
desde que conhecido seu calendário agrícola, já regiões com cobertura vegetativa constante, ou 
com pouquíssimas variações, como é o caso de florestas e áreas degradadas têm pouca variação 
entre o MaxEVI e o MinEVI, retornando assim valores de CEI muito próximos de zero. Porém 
existem alguns casos onde pode ocorrer variações do calendário agrícola, como plantio precoce 
e plantio tardio, o que pode prejudicar drasticamente os valores de MinEVI e MaxEVI, esse 
erro pode ser minimizado buscando escolher o melhor período para a amostragem das imagens, 
outro fator comprometedor para prejudicar os cálculos é principalmente a cobertura de nuvens 
na imagem amostrada, o que altera e compromete a qualidade do estudo, já esse erro só é 
possível de ser minimizado escolhendo criteriosamente as imagens a serem estudas de modo a 
escolher sempre a que tiver menor cobertura de nuvens. 
 
Figura 1. Comportamento temporal do EVI para áreas de soja implantadas 
precoce e tardiamente e os períodos considerados para formar as imagens de 
MinEVI e de MaxEVI. (Fonte: Artigo base) 
Página 4 de 7 
 
 
Figura 2. Imagens de MinEVI e de MaxEVI, imagem CEI e o mapa temático de soja para a safra 2005/06 e a 
localização da área de estudo. As imagens de MinEVI e de MaxEVI foram utilizadas para gerar a imagem CEI, 
cujo fatiamento resultou no mapa de soja. (Fonte: Artigo base) 
 
 
A imagem acima mostra as comparações das imagens obtidas pelo cálculo do EVI, a 
imagem obtida com o cálculo do CEI, e também a imagem temática das áreas de soja no estado 
de Mato Grosso, cuja a qual, com uma análise visual rápida, podemos constatar que existe maior 
densidade de áreas de cultivo de soja, na região Central do estado, que compreende os 
municípios de Sinop, Sorriso, Lucas do Rio Verde, alta concentração na região Oeste, que 
compreende os municípios de Sapezal, Comodoro, Campo Novo do Parecis e também na região 
Sudeste, que compreende os municípios de Primavera do Leste, Campo Verde e Santo Antonio 
do Leste. 
Segundo o artigo base, as áreas classificadas corretamente pelo método CEI nos temas 
soja e não-soja perfizeram 91%, e os erros de omissão e inclusão foram 6,1% e 2,9% 
respectivamente. 
Página 5 de 7 
 
A imagem a seguir compara graficamente estimativa de área de cultivo de soja no Mato 
Grosso com dados oficiais do IBGE contra dados obtidos através do método CEI. Analisando 
a imagem pode-se verificar que houve uma boa concordância com os valores das 3 primeiras 
safras, embora nas duas últimas safras, houve ainda mais proximidadeentre os dados 
comparados, isso pode se dar principalmente ao fato da melhoria na qualidade dos dados e 
analise de qualidade das imagens a serem processadas, bem como escolha dos períodos do 
calendário agrícola para calcular MinEVI e MaxEVI. 
Figura 3. Área de soja estimada por meio da metodologia CEI via imagens MODIS e pelo levantamento oficial do 
IBGE para o Estado do Mato Grosso, safras 2001/02 a 2005/06. (Fonte: Artigo base). 
 
Desta forma fica evidente que as previsões obtidas e pela metodologia CEI via imagens 
MODIS se aproxima dos dados obtidos pelo IBGE. Da safra 2001/02 até a safra 2004/05 houve 
um crescimento na área de cultivo de soja no estado, aproximadamente linear, na safra 2005/06 
houve um decrescimento em comparação a safra anterior, o que pode ter sido causado por 
alterações mercadológicas, o que é constatado em ambos os estimadores, confirmando assim 
novamente a eficiência do método CEI para estimar áreas de cultivo de determinada cultura 
agrícola e prever, com antecedência, a produção da cultura e possíveis alterações no mercado 
de negócios agrícolas. 
 
Página 6 de 7 
 
3. CONCLUSÕES 
 
Através dos dados expostos no artigo estudado, pode-se verificar a eficiência na 
identificação, mapeamento e estimativa da área de cultivo de soja em grandes regiões de forma 
rápida e com baixo custo utilizando sensoriamento remoto. Tal metodologia não se aplica 
somente ao cultivo de soja, mas também de outras culturas, com calendário de cultivo específico 
e conhecido, uma vez que cada tipo de vegetação possui um EVI particular, remetendo ao 
princípio de que “Alvos diferentes refletem diferentemente” (VALE, Giovane M., 2016) 
Os principais pontos positivos na utilização de imagens do sensor MODIS são sua 
resolução temporal de aproximadamente 2 dias e sua excelente resolução espectral, o que é de 
extrema valia, uma vez que as safras agrícolas ocorrem no período chuvoso, período onde a 
cobertura de nuvens é extremamente densa, o tempo de revisita curto contribui para melhor 
seleção de imagens para estudo, e também pelo fato de tais imagens serem acessíveis de forma 
gratuita, um ponto desfavorável é sua baixa resolução espacial, que é de 250 metros nas bandas 
utilizadas, ponto esse que não tem relevância para essa aplicação, uma vez que as áreas de 
cultivo agrícola na maioria das vezes são superiores a centenas de hectares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Página 7 de 7 
 
4. REFERÊNCIAS 
 
Artigo ao qual se baseia esse trabalho: 
Estimativa da área de soja no Mato Grosso por meio de imagens MODIS - Disponível em: 
<http://marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.16.18.50.57/doc/387-394.pdf>. 
Acesso em 01 de Novembro de 2016 
 
Embrapa Soja. Disponível em: < https://www.embrapa.br/soja/cultivos/soja1/dados-
economicos>. Acesso em 01 de Novembro de 2016.