%0 Thesis
%@holdercode {isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S}
%@nexthigherunit 8JMKD3MGPCW/3F3NU5S
%@usergroup administrator
%@usergroup jefferson
%@usergroup john@dsr.inpe.br
%@usergroup viveca@sid.inpe.br
%@usergroup yolanda.souza@mcti.gov.br
%3 paginadeacesso.html
%@secondarytype TDI
%2 sid.inpe.br/mtc-m18@80/2008/08.29.16.22.03
%A Arenas-Toledo, John Mauricio,
%P 151
%@dissemination NTRSNASA; BNDEPOSITOLEGAL.
%@group SER-SPG-INPE-MCT-BR
%K harmonic analysis, EVI MODIS, medium spatial resolution imagery, annual crops, crop calendar, management practices, análise harmônica, EVI MODIS, imagens de resolução espacial média, culturas anuais, calendário agrícola, práticas de manejo.
%@e-mailaddress john@dsr.inpe.br
%@documentstage not transferred
%J Discriminação de culturas agrícolas utilizando análise harmônica de séries temporais de dados EVI-MODIS
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%@copyholder SID/SCD
%@secondarykey INPE-15343-TDI/1379
%9 Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto)
%@area SRE
%8 2008-06-30
%X In the present decade, agriculture has increased worldwide in importance due to sensitive matters such as the current food crisis, biofuels boom, and the land use and land cover changes from savanna/forest areas to agriculture expansion. As a consequence, crop monitoring at regional and national scales has become essential at different levels of knowledge and for diverse discipline areas. This study primarily aims to perform crop discrimination using two sources of remote sensing data in the period from July/2006 to June/2007: a) harmonic terms derived from harmonic analysis of time-series data of MODIS-EVI 16-day composite imagery, in addition with b) medium spatial-resolution data (TM-Landsat and CCD-CBERS). Four municipalities from Mato Grosso State were selected as study area. This region is a large agriculture producer, especially of soybean, cotton and maize, and it is also known as one of the largest agriculture frontiers in the world. These annual crops have a short cycle, which makes crop monitoring hard to achieve only by using medium spatial resolution imagery because there is a coincidence with a period of high cloud cover, particularly during the summer season. We found that crop calendar and management practices, such as succession planting, had a strong relation with the capability of associating crop types to harmonic terms. Annual crop cycles were modeled by the first 3-order harmonic terms while other land cover units exhibited lower values in same harmonic terms. The time-range selection was a sensitive parameter that allowed a better discrimination among crops and their planting patterns. Classifications of MODIS harmonic components (amplitude and phase terms) reached accuracies around of 90%, which outperformed classifications of MODIS reflectance bands (single-date image) during the highest crop development. Statistical comparisons of individual harmonic terms allowed checking the separability between major annual crops due to succession planting: single versus double cropping. A simple GIS integration was used to mix final MODIS and TM data products to generate the final map. Estimates of crop area were obtained and compared with official IBGE (subjective) data. Both data were quite similar in proportion terms but in absolute values our results showed that soybean estimates were lower and cotton were higher than the official data. Finally, we propose a crop-masking procedure using the sum of high-orders amplitude terms derived from EVI-MODIS to setup gross crop area estimates. ABSTRACT: Na presente década, a importância da agricultura tem aumentado mundialmente devido a assuntos delicados tais como a crise alimentar, a revolução dos biocombustíveis e as mudanças no uso e cobertura da terra de savanas/florestas para áreas de expansão agrícola. Como conseqüência, o monitoramento agrícola em escalas nacionais e regionais vem se convertendo em assunto crescentemente prioritário em diferentes níveis do conhecimento, assim como nas diversas disciplinas. O presente estudo visa diferenciar as culturas agrícolas utilizando duas fontes de dados de sensoriamento remoto, considerando o período compreendido entre Julho/2006 a Junho/2007: a) a análise harmônica de séries temporais do EVI-MODIS em imagens composição de 16 dias, conjuntamente com b) imagens de resolução espacial média (TM-Landsat e CCD-CBERS). Como área de estudo foram selecionados quatro municípios do Estado de Mato Grosso. Esta região é uma importante área de produção agrícola especialmente de soja, algodão e milho, e igualmente é conhecida como uma das maiores fronteiras agrícolas no mundo. Estas culturas anuais apresentam um ciclo de cultivo curto, o que dificulta enormemente o monitoramento utilizando sensoriamento remoto devido à coincidência com um período de elevada probabilidade de cobertura de nuvens, principalmente na época de verão. Observou-se que o calendário agrícola e as práticas de manejo, tais como a sucessão de culturas, tiveram um forte impacto na capacidade de associação das culturas com os termos da análise harmônica. As culturas anuais foram modeladas pelos três primeiros termos harmônicos, enquanto as outras classes de cobertura da terra apresentaram valores baixos para os referidos termos harmônicos. A escolha do intervalo das séries temporais mostrou um impacto significativo nos termos harmônicos e permitiu obter uma melhor diferenciação entre as culturas e seus padrões de manejo. As classificações dos componentes harmônicos (amplitude e fase) alcançaram acurácias próximas de 90%, ultrapassando as obtidas quando foram usadas exclusivamente as bandas de refletância do MODIS (imagens de uma única data) da época de maior desenvolvimento da cultura. As comparações estatísticas dos termos harmônicos individuais permitiram comprovar que é possível discriminar diferentes culturas com base na sucessão de plantio destas culturas: padrões simples versus duplos. Foi utilizada uma integração simples por SIG para relacionar os dados provenientes das duas fontes de informação de sensoriamento remoto. Comparações das estimativas agrícolas com os dados oficiais mostraram resultados similares em termos da proporção, mas os resultados obtidos neste estudo estabeleceram que as estimativas da soja foram inferiores e as do algodão foram superiores em relação aos dados oficiais (subjetivos) do IBGE. Finalmente, foi proposto um procedimento de mascaramento das áreas agrícolas utilizando a somatória dos três primeiros termos harmônicos obtidas a partir EVI-MODIS para gerar estimativas agrícolas preliminares, que se mostrou com grande potencial de operacionalização.
%@project SER-SPG-INPE-MCT-BR
%E Formaggio, Dr. Antonio Roberto (presidente),
%E Epiphânio, Dr. José Carlos Neves (orientador),
%E Rudorff, Dr. Bernardo Friedrich Theodor,
%E Rennó, Dr. Camilo Daleles,
%E Antunes, Dr. Mauro Antonio Homem,
%T Crop discrimination using harmonic analysis of EVI MODIS time-series data
%4 sid.inpe.br/mtc-m18@80/2008/08.29.16.22
%D 2008
%C São José dos Campos