Avaliação de diferentes sensores para caracterização de áreas queimadas no estado do Tocantins, Brasil

Abstract

Resumo: O fogo é um distúrbio natural nas savanas e auxilia na formação da fisionomia e estrutura da vegetação, muitas vezes influenciando a diversidade de espécies. A obtenção de informações sobre áreas queimadas vem sendo estudada e aprimorada nas últimas décadas, mas ainda há carência de informações acerca da confiabilidade dos dados globais de áreas queimadas a serem empregados numa região específica como em áreas de Cerrado para auxiliar na prevenção. O estado do Tocantins possui 91% do seu território inserido no bioma Cerrado e, desta forma, apresenta uma rica biodiversidade, que está ameaçada pelo processo de ocupação antrópica sobre seu território, principalmente por figurar entre os estados mais atingidos pelas queimadas e/ou incêndios florestais. O sensoriamento remoto, associado aos sistemas de informações geográficas, se apresenta como uma ferramenta de elevado interesse, pois possibilita obter informações de extensas áreas de forma rápida, sendo possível a identificação de áreas queimadas e a intercomparação de diversos produtos oriundos das técnicas de geoprocessamento automatizados, semiautomatizados e manuais. O presente estudo teve como objetivo analisar a dinâmica espacial e temporal dos incêndios florestais e das queimadas ocorridos no estado do Tocantins de 2014 a 2017 e avaliar a precisão dos dados globais de áreas queimadas MODIS MCD64A1, ESA Fire_CCI e PROBA, por serem as mais representativas globalmente, utilizando dados de áreas queimadas obtidas das imagens do sensor OLI do Landsat- 8 como referência, e as respectivas capacidades de cada método por uso e cobertura do solo. Foi realizado o processamento e interpretação visual das imagens Landsat- 8, a vetorização das áreas queimadas e sua caracterização. Os dados vetoriais dos mapas anuais de áreas queimadas foram inter-relacionados com dados globais de identificação de áreas queimadas e com variáveis temporais e espaciais relacionadas ao uso e cobertura do solo. Constatou-se que o procedimento de interpretação visual das imagens L8 foi o que obteve maior inter-relação em relação aos demais produtos. Os produtos globais de áreas queimadas ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 e PROBA fornecem dados com resolução temporal maior, mas para a área de estudo subestimaram a quantidade de áreas queimadas em relação a referência. O produto ESA Fire_CCI foi o que obteve melhor inter-relação espacial com os dados de referência. No período de 2014 a 2017, referência, ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 e PROBA obtiveram, respectivamente, 14.936.226,81, 13.865.884,31, 14.013.351,37 e 5.479.362,34 hectares de áreas queimadas. As duas classes de uso e cobertura do solo com maiores áreas queimadas paratodos os métodos testados foram as áreas de formação campestre e formação savânica. Em média, referência, ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 e PROBA obtiveram, respectivamente para a classe de formação campestre, 1.972.699,16, 1.769.713,18, 1.898.423,54 e 821.282,92 hectares, e na de formação savânica 932.874,59, 881.644,98, 793.235,16 e 274.524,38 hectares. Palavras-chave: Cerrado. LandSat. Fire_CCI. MODIS. PROBA.

Abstract: Fire is a natural disturbance in savannas and assists in the formation of the physiognomy and structure of vegetation, often influencing the diversity of species. Obtaining information on burnt areas has been studied and improved in recent decades, but there is still a lack of information about the reliability of global data on burnt areas to be used in a specific region as in Cerrado areas to assist in prevention. The state of Tocantins has 91% of its territory inserted in the Cerrado biome and, therefore, presents a rich biodiversity, which is threatened by the process of anthropic occupation on its territory, mainly for being among the states most affected by burnings and/or forest fires. Remote sensing, associated with geographic information systems, presents itself as a tool of high interest, as it allows obtaining information from extensive areas quickly, being possible the identification of burnt areas and the intercomparison of several products from automated, semi-automated and manual geoprocessing techniques. This study aimed to analyze the spatial and temporal dynamics of forest fires and fires that occurred in the state of Tocantins from 2014 to 2017 and evaluate the accuracy of global data of burnt areas MODIS MCD64A1, ESA Fire_CCI e PROBA, for being the most representative globally, using data from burnt areas obtained from images of the sensor OLI of the Landsat-8 as a reference, and the respective capacities of each method by use and land cover. Visual processing and interpretation of the Landsat-8 images, the vectorization of the burned areas and their characterization were performed. The vector data from the annual maps of burnt areas were interrelated with global data for the identification of burnt areas and with temporal and spatial variables related to land use and cover. It was found that the procedure of visual interpretation of the L8 images was the one that obtained the greatest interrelation in relation to the other products. The global products of burnt areas ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 and PROBA provide data with higher temporal resolution, but for the study area, they underestimated the amount of burnt areas in relation to the reference. In the period from 2014 to 2017, reference, ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 and PROBA obtained, respectively, 14,936,226.81, 13,865,884.31, 14,013,351.37 and 5,479,362.34 hectares of burnt areas. The two classes of land use and land cover with the largest burnt areas for all the tested methods were the areas of field formation and savanna formation. On average, reference, ESA Fire_CCI, MODIS MCD64A1 and PROBA obtained 1,972,699.16, 1,769,713.18, 1,898,423.54 and 821,282.92 hectares, respectively, for the field formation class, and the savanna formation class, respectively. 932,874.59, 881,644,98, 793,235.16 and 274,524.38 hectares. Keywords: Savanna. LandSat. Fire_CCI. MODIS. PROBA