Abstract Plant community succession is generally approached with phytosociological methods, but field surveys are time-consuming, expensive, and limited to several of sites. Remote sensing offers an efficient and economical way to analyze vegetation on large extensions and in inaccessible areas. Most studies addressing remote sensing and tree community succession refer to forest physiognomies. We investigated whether structural changes that occur in non-forest physiognomies are identified by multispectral sensor images (OLI-Landsat). Thirteen 0.1-ha plots were set up in Caatinga fragments aging 10-15, 20-25, 30-35, 40-45 and >50 years to calculate the total density of individuals (TD), mean canopy height (H), total basal area (G) and total aboveground biomass (AGB). We performed correlation analyses between these structural descriptors and eight remote sensing variables (reflectance data and spectral indices) obtained from Landsat images at the end of the rainy season and during the dry season. Blue and short-wave infrared reflectances were negatively correlated with mean height, basal area and biomass, regardless of the analyzed scene (coefficients between -0.58 and -0.79). The litter layer (a non-photosynthetic vegetation component) and the soil exposure are important factors influencing the spectral data.

Resumo A expansão urbana no município da Matola em Moçambique tem acontecido de forma desordenada. Para melhor diagnosticar essa expansão ao longo do tempo, foram empregadas imagens dos sensores orbitais TM/Landsat 5 e OLI/Landsat 8, dos anos 1997, 2007 e 2014. A extração de informação dessas imagens foi feita mediante o emprego de técnicas de processamento de imagens com o objetivo de mapear a cobertura vegetal do município ao longo do tempo. A partir desses mapeamentos foram estimados índices de cobertura vegetal (ICV) que serviram de base para avaliar a expansão urbana. Os resultados indicaram que a área da cobertura vegetal do Município reduziu 118,74km2 (52,62%) em 17 anos, fazendo com que o ICV reduzisse de 61,25% em 1997 para 29,02% em 2014. Por outro lado, o estudo detalhado do ICV por bairros, mostrou distribuição espacial bastante desigual e dessa distribuição, percebem-se situações alarmantes em certos bairros do Posto Administrativo da Matola-Sede, para o ano de 2014, como Matola H, Matola B, Matola G, Sikwama e Liberdade com valores muito abaixo dos 5%, considerando-se esses bairros desertos florísticos.

Abstract The expansion of the urban area of Matola city in Mozambique has happened according an unstructured way. For better understand that expansion along the time images from TM / Landsat 5 and OLI / Landsat 8 orbital sensor from 1997, 2007 and 2014 were utilized in order to produce temporal vegetation cover maps. From these maps it was estimated the Vegetation Cover Index (VCI) that was useful to evaluate the urban sprawl. Results indicated that the area of vegetation cover decreased to 118.74km2 (52.62%) in 17 years and the VCI also decreased from 61.25% in 1997 to 29.02% in 2014. On the other hand, the detailed study of the VCI to different neighborhoods of Matola, showed a very uneven spatial distribution, and from this distribution, there are alarming situations in certain villages of the Administrative Post of Matola-Sede, for the year 2014, being Matola H, Matola B, Matola G, Sikwama and Liberdade with values lower than 5%, what suggests these villages as floristic deserts.

RESUMO Vários métodos de correção topográfica têm sido desenvolvidos para serem aplicados a imagens orbitais. O principal objetivo dessas iniciativas tem incluído principalmente o aprimoramento de trabalhos de mapeamento. Apesar de algumas discussões a respeito das implicações dessas correções incluírem abordagens espectrais, pouca atenção tem sido dada aos seus impactos sobre a caracterização espectral de diferentes alvos. Tais impactos podem influenciar relações comumente exploradas entre dados radiométricos presentes em imagens orbitais e parâmetros biofísicos e/ou biofísicos. Imagens do sensor TM/Landsat 5 (órbita 218, ponto 76) de uma região montanhosa localizada entre os estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais (Brasil) foram convertidas em valores de reflectância de superfície. Dois métodos de correção topográfica considerando diferentes estratégias amostrais foram aplicados. A iluminação local foi levada em consideração durante a análise dos resultados para avaliar o efeito seletivo da correção topográfica sobre a caracterização de superfícies ocupadas por solo exposto e por vegetação. Os resultados indicaram que a estratégia amostral influencia tanto o aspecto visual das imagens quanto a caracterização espectral dos alvos. Distorções espectrais ocasionadas pelos procedimentos de correção topográfica foram maiores em regiões pouco iluminadas do terreno. A correção topográfica é um procedimento que merece atenção quando se deseja explorar as propriedades espectrais dos alvos. As vezes ela contribui positivamente em abordagens qualitativas como na elaboração de mapas ou na classificação digital, mas ela pode implicar em severas alterações em abordagens quantitativas que dependem da caracterização espectral dos alvos de interesse.

ABSTRACT Several topographic correction methods have been developed to be applied to orbital imagery. The main objective of these initiatives has been focused on improving land cover mapping. Despite of some discussions that include spectral approaches, no attention has been given to the impact of such correction on the spectral characterization of different targets. That impact can influence relationships commonly explored between radiometric data from orbital imagery and biophysical and/or geophysical parameters. TM/Landsat 5 images (orbit 218, row 76) from a mountainous region located between São Paulo, Minas Gerais and Rio de Janeiro states (Brazil) were converted to surface reflectance values. Two topographic correction methods considering different sampling strategies were applied. The local illumination was taking into account during the result analysis in order to evaluate the selective effect of the topographic correction on the spectral characterization of bare soils and vegetated surfaces. The results indicated that the sampling strategy influences both the visual aspect of the topographic corrected images and the spectral characterization of targets. Spectral distortions caused by the topographic correction procedures were higher at darker illumination conditions. The topographic correction is a procedure that deserves attention when exploring spectral characterization of different targets. Sometimes it contributes positively in qualitative approaches such as mapping or digital classification, but it can imply in severe influence on quantitative approaches that are dependent on the targets spectral characterization.

Imagens TM/Landsat5 referentes a duas passagens defasadas em um mês (abril e maio de 2009), sobre a região de Capão Bonito (SP) onde se desenvolvem plantios de Eucalyptus uroplilla, Eucalyptus grandis e uma espécie híbrida entre estas duas, foram utilizadas na caracterização espectral de dosséis que apresentavam diferenças estruturais explicadas por diferenças de idade. Essas imagens foram convertidas para valores físicos (Fatores de reflectância de superfície) e, a partir delas, foram geradas outras imagens fruto da aplicação da técnica de principais componentes. As dispersões dos valores de PC1 e de PC2, em um espaço bidimensional, foram avaliadas visando a identificar tendências na dispersão desses valores provenientes dos diferentes dosséis, associadas às suas características biofísicas. Os resultados indicaram que em plantios jovens (até os 3 primeiros anos de idade), a nuvem de dispersão se posiciona nas porções mais inferiores do espaço PC1 x PC2 e mais distantes de sua origem (zero). Isso indica maior participação das porções inferiores dos dosséis menos brilhantes na região do infravermelho próximo (solo exposto ou galhos secos) e mais brilhantes na região do visível. Os plantios mais maduros tendem a priorizar participação das folhas em detrimento das porções mais sombreadas, localizadas nas regiões mais inferiores dos dosséis. A caracterização espectral dos dosséis de eucalipto foi consistente nas duas oportunidades aqui exploradas (duas passagens).

TM/Landsat 5 images (April and May 2009) from Capão Bonito (SP) region where Eucalyptus urophilla, Eucalyptus grandis and a hybrid of both species have been planted were utilized in the spectral characterization of some stands that presented structural differences explained mainly by age. These images have been converted to physical values such as surface reflectance factors and from these values principal components images were generated. The dispersion of PC1 and PC2 on a bi-dimensional space has been evaluated to identify tendencies of pixels positioning. Results have shown that for young eucalyptus canopies (up to 3 years old) the positioning is well defined, occupying the lower part of the dispersion clouds and far from the graph origin (zero). This result indicates more participation of the lower portions of the canopies, which presents lower values of reflectance in the near infrared (bare soil or dry branches) and high reflectance in the visible region. The older canopies presented higher influence of photosynthetic active leaves rather than the shadowed and lower portions of the canopies. The spectral characterization of eucalyptus canopies at the two temporal set of data was consistent.

Foram realizadas estimativas de Índice de Área Foliar (IAF) e de Índice de Área de Vegetação (IAV) em 36 parcelas posicionadas em plantios de Eucalyptus sp. localizados nos municípios de Aracruz e São Mateus (ES), de propriedade da empresa FIBRIA S/A, mediante a aplicação de três diferentes técnicas: método destrutivo, processamento de fotografias hemisféricas tomadas no interior dos dosséis e utilização do equipamento LAI-2000 (LICOR). As coletas de dados em campo foram realizadas em duas épocas do ano, procurando explorar diferenças fenológicas atuantes principalmente sobre os valores de IAF e de IAV. As estimativas de IAF efetuadas a partir do método destrutivo, em termos absolutos, foram sempre superiores àquelas do IAV efetuadas a partir dos métodos indiretos. No período chuvoso, as relações entre as estimativas de IAF e de IAV, para ambos os métodos indiretos, foram mais fortes e consistentes do que aquelas verificadas no período mais seco do ano. As relações entre as estimativas de IAV efetuadas pelos dois métodos indiretos (fotografias e LAI-2000) foram consistentes e com grau de aderência mais elevado do que aquelas verificadas entre o IAF e IAV.

Leaf Area Index (LAI) and Vegetation Area Index (VAI) estimations have been performed in 36 sample points located in Eucalyptus sp. canopies situated in Aracruz and São Mateus (ES) towns and from FIBRIA S/A company. Three different techniques have been applied: destructive method, hemispherical photos taken inside the canopies and LAI-2000 (LICOR). The field data collections were carried out in two seasons in order to detect phenological changes that should affect both LAI and VAI values. LAI values estimated by destructive method were higher than VAI values estimated by the indirect methods in absolute terms. During the rainy season the relationships between LAI and VAI, for the two indirect methods, were stronger and more consistent than those verified for the dry season. The relationships between VAI (indirect methods) were consistent than those calculated between LAI and VAI.

Abordagens empíricas e, mais recentemente, abordagens físicas têm fundamentado o estabelecimento de conexões lógicas entre variáveis radiométricas provenientes de dados remotamente coletados e outras de caráter biofísico provenientes da cobertura vegetal. Nesse sentido, foram avaliadas correlações entre dados dendrométricos e de densidade de dosséis de Eucalyptus spp. coletados na Unidade Florestal de Capão Bonito da empresa FIBRIA S/A e dados radiométricos extraídos de imagens do sensor TM/Landsat 5, provenientes de duas passagens (datas próximas à coleta de dados em campo) sobre a área de estudo. Os resultados indicaram que as maiores correlações foram identificadas nas relações estabelecidas entre as dimensões da copa e a altura dos dosséis com dados da banda espectral do infravermelho próximo (ρs4), independentemente da data de passagem do satélite. As estimativas da distribuição espacial de dados dendrométricos e de densidade do dossel (D) fundamentadas na caracterização espectral foram consistentes em relação à distribuição espacial das idades dos plantios para o período de realização do trabalho. Foram aplicados testes estatísticos para avaliar diferenças de desempenho de modelos empíricos definidos a partir de dados radiométricos de datas diferentes. Os resultados indicaram que houve diferença significativa entre os modelos estabelecidos a partir de dados provenientes de datas diferentes.

Empirical approaches and, more recently, physical approaches, have grounded the establishment of logical connections between radiometric variables derived from remote data and biophysical variables derived from vegetation cover. This study was aimed at evaluating correlations of dendrometric and density data from canopies of Eucalyptus spp., as collected in Capão Bonito forest unit, with radiometric data from imagery acquired by the TM/Landsat-5 sensor on two orbital passages over the study site (dates close to field data collection). Results indicate that stronger correlations were identified between crown dimensions and canopy height with near-infrared spectral band data (ρs4), irrespective of the satellite passage date. Estimates of spatial distribution of dendrometric data and canopy density (D) using spectral characterization were consistent with the spatial distribution of tree ages during the study period. Statistical tests were applied to evaluate performance disparities of empirical models depending on which date data were acquired. Results indicated a significant difference between models based on distinct data acquisition dates.

A disponibilidade de dados hiperespectrais trouxe expectativas nos meios acadêmicos e empresariais quanto à potencialidade de sua aplicação no setor florestal. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da aplicação de dados hiperespectrais do sensor Hyperion EO-1 na quantificação da variável biofísica volume de madeira em plantios de Eucalyptus spp. e o impacto do sombreamento do relevo nessa quantificação. Para isso, estabeleceram-se correlações entre os dados espectrais e o volume de madeira, seguidos da definição de modelos de regressão linear múltipla como descritores das relações estabelecidas. O efeito do relevo sobre a reflectância dos dosséis de Eucalyptus spp. foi levado em consideração. Os dados Hyperion EO-1 foram convertidos para valores de FRB de superfície, os quais passaram a constituir os dados fundamentais de todo o trabalho. A área de estudo contemplou os plantios do gênero Eucalyptus spp. pertencentes à empresa Votorantim Celulose e Papel (VCP), localizados no Município de Capão Bonito, SP. Foram coletados dados espectrais de amostras localizadas em diferentes condições do relevo. No estabelecimento das relações com volume de madeira, o cálculo de índices de vegetação mediante o emprego de dados hiperespectrais resultou em modelos com maiores valores de R² quando compensados os efeitos topográficos de iluminação, comprovando maior potencial de aplicação desses dados.

The availability of orbital hyperspectral data has brought new perspectives to both academic and corporative sectors solving demands in forestry science. The main objective of this work was to evaluate the potential of Hyperion EO-1 hyperspectral data to quantify the biophysical timber volume in Eucalyptus spp stands and the effect of hill shading in that quantification. For this, the correlations between spectral data and timber volume were performed following the use of Multiple Linear regression models as the descriptors of the relationships established. The relief effect on the Eucalyptus spp. canopy reflectance was taken into account. The Hyperion EO-1 data were converted to BRF surface values, which were considered the basis of the entire work. The study area was located in the municipality of Capão Bonito (the State of São Paulo, Brazil) and included Eucalyptus spp. stands managed by the Votorantim Papel e Celulose company (VCP). Spectral samples were collected in different topographic conditions. In the establishment of the relationship with timber volume, the vegetation indices estimated using hyperspectral data resulted in models with higher R2 when considering the topographic illumination effect, showing higher applicability potential of this data.

A conversão de números digitais (NDs) de imagens orbitais em quantidades físicas relacionadas às propriedades espectrais de objetos presentes na superfície terrestre é dependente de fiel caracterização atmosférica, a qual tem sido realizada com medidas obtidas por balões meteorológicos ou por fotômetros solares posicionados em superfície. Recentemente, alguns sensores orbitais vêm produzindo dados que também permitem caracterizar a atmosfera, como os fornecidos pelo sensor MODIS. Neste artigo, valores de Fator de Reflectância Bidirecional de superfície (FRBs) determinados em campo foram comparados com aqueles calculados a partir de imagens TM/Landsat-5 através de modelos de transferência radiativa (MTRs), sendo que os dados de entrada destes modelos referentes à caracterização da atmosfera foram estimados a partir do emprego de um fotômetro solar CIMEL e de produtos atmosféricos MODIS. Os resultados demonstraram que os dados MODIS são aplicáveis na conversão de dados orbitais para valores de FRBs.

The conversion of digital numbers (DN) from orbital images to physical quantities of the Earth surface is dependent on trusted atmospheric characterization, which has been performed through the application of data collected from meteorological balloons or by solar photometers positioned at the Earth surface. Recently some orbital sensors have generated useful data that could be utilized in this characterization like those generated by sensor MODIS. Here, surface Bidirectional Reflectance Factors (BRF) estimated from field data were compared to those calculated from TM/Landsat-5 converted images through radiative transfer codes. The input data of these codes were estimated considering two different sources: the solar photometer and the MODIS sensor. The results have indicated that the MODIS data can be applied in the DN to surface BRF conversion.

Este trabalho apresenta a parametrização do submodelo espectral do modelo JONG, um modelo agrometeorológico-espectral para a previsão da disponibilidade de forragem das pastagens naturais do bioma Campos Sulinos. A parametrização foi feita testando-se a capacidade de diferentes variáveis espectrais obtidas a partir de imagens do sensor ETM+/Landsat 7 representando a disponibilidade de forragem em diferentes fases do ciclo fenológico da vegetação campestre natural do bioma Campos Sulinos. Verificou-se que as variáveis Wetness e reflectância da banda ETM+7/Landsat 7 representam o status inicial da vegetação de forma eficiente, mas não tiveram sensibilidade suficiente para eliminar os efeitos do tipo de solo na resposta espectral da vegetação.

This research presents the parameterization for the spectral submodel of JONG model, an agrometeorologic-spectral model to forecast the available forage of natural pastures of Campos Sulinos biome. Tthe capacity of different spectral variables, gotten from images of the sensor ETM+/Landsat 7, to represent the forage availability in different phases of its fenologic cycle was realized. The Wetness variable and reflectance of the band ETM+7/Landsat 7 represent the initial status of vegetation of efficient form was verified, however had no sensitivity enough to eliminate the effect of soil type in the spectral response of the vegetation.

Composições de 16 dias de índices de vegetação do sensor MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), com resolução espacial de 1km, a bordo dos satélites TERRA e AQUA, foram usadas para caracterizar a dinâmica sazonal em 2004 de cinco fitofisionomias de Cerrado e analisar a sua separabilidade espectral. Os índices Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) e Enhanced Vegetation Index (EVI), calculados a partir dos dados dos sensores de ambas as plataformas e de uma base comum de pixels, foram comparados entre si. Os resultados indicaram que: (a) dentre as fitofisionomias estudadas, a Floresta Estacional decídua apresentou uma dinâmica sazonal muito marcante em função da perda de folhas da estação chuvosa para a seca (substancial redução nos índices) e do rápido verdejamento com o início da precipitação no final de outubro (rápido incremento de NDVI e EVI); (b) o NDVI mostrou maior variabilidade entre as classes de vegetação do que o EVI apenas na estação seca; (c) a discriminação entre as fitofisionomias melhorou da estação chuvosa para a seca; (d) o NDVI foi mais eficiente do que o EVI para discriminar as classes de vegetação na estação seca, ocorrendo o contrário na estação chuvosa; e (e) na maioria das datas selecionadas para estudo, não houve diferenças estatisticamente significativas entre os índices de vegetação gerados de ambas as plataformas, apesar das variações na qualidade dos pixels selecionados para as composições de 16 dias e na geometria de iluminação e de visada.

MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 16-day vegetation index composites with 1 km of spatial resolution from TERRA and AQUA satellites were used to characterize the seasonal dynamics of five Brazilian savanna physiognomies and to analyze their spectral separability in 2004. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Enhanced Vegetation Index (EVI), using data from both platforms and from a common set of pixels, were compared to each other. The results showed that: (a) among the physiognomies under study, Dry Forest (Floresta Estacional decídua) presented a marked seasonal dynamics as a result of the leaf fall from the rainy to the dry season (strong decrease in the indices) and of the fast green up of vegetation with precipitation at the end of October (strong and rapid increase in NDVI and EVI values); (b) NDVI showed greater variability between the vegetation classes than EVI only in the dry season; (c) the discrimination between the physiognomies improved from the rainy to the dry season; (d) the NDVI was more efficient than EVI to separate the vegetation classes in the dry season, but the contrary was observed in the rainy season; and (e) for the majority of the dates under analysis, in spite of the variations in the quality of the pixels selected to compose the vegetation index MODIS product and in the Sun-view geometry, no statistically significant differences between the indices generated from both platforms were observed.

Imagens TM/Landsat 5 (bandas TM1-TM5 e TM7) de Altamira, PA, de 07.02.1991 foram transformadas em reflectância de superfície usando o modelo 6S de correção atmosférica com o objetivo de caracterizar espectralmente formações florestais secundárias. Dados biofísicos (DAP, G e H) foram coletados de 16 parcelas em campo, os quais foram utilizados no cálculo da área basal total (GT) e da rugosidade do dossel (Rug) e no estabelecimento de correlações entre os valores de reflectância de superfície dessas mesmas parcelas. Os coeficientes de correlação mais elevados foram verificados nas relações com a banda TM7. Regressões lineares foram estabelecidas tendo como variável dependente os parâmetros biofísicos e como variável independente, os valores de reflectância de superfície da banda TM7, a partir das quais foram elaborados mapas temáticos representativos da distribuição espacial dos parâmetros biofísicos. A reflectância de superfície não foi sensível a valores pequenos de dados biofísicos. Apesar disso, a metodologia aqui empregada mostrou-se eficaz para estimativas remotas de dados dendrométricos.

Landsat 5 TM images (TM1 to TM5 and TM7 spectral bands) from Altamira PA (Brazil) for 02.07.1991, were transformed into surface reflectance images by the 6S atmospheric correction code in order to characterize spectrally secondary succession stages of vegetation. Biophysical data (ADBH, ABA, TBA, THS and THSTD) collected in the field from 16 sampled vegetation plots were utilized in a correlation study between them and the surface reflectance values extracted from the orbital images. The highest correlation coefficients were found for the TM7 spectral band. Linear regression models were determined for each biophysical parameter considered and thematic images representing the spatial distribution of these parameters were made. The spectral data were not sensitive for detecting lower biophysical parameter values. Nevertheless, the results show that there was a good match between that spatial distribution and the study area landscape, indicating that these thematic images could be utilized in preliminary evaluations of the vegetation's biophysical characteristics.

Imagens do sensor TM/Landsat-5 referentes às bandas de TM1 a TM5 e TM7 do município de Altamira-PA, Brasil, da passagem de 20/7/1991, modificadas para 60, 100, 120, 200 e 250 m, foram utilizadas para avaliar a influência da resolução espacial na identificação de floresta, capoeira nova, capoeira madura e não-floresta. Mapas temáticos (um para cada resolução espacial) foram elaborados, considerando a aplicação de um algoritmo de classificação digital Bhattacharya (supervisionado), seguido da interpretação visual. A área de cada uma dessas categorias foi determinada em cada um dos mapas temáticos, tomando as imagens com 30 m de resolução espacial como referência. A exatidão de mapeamento foi avaliada, utilizando a exatidão global, o índice kappa e o índice Tau. Verificou-se que: a) as maiores discrepâncias em termos quantitativos ocorreram nos mapas gerados a partir das imagens com 200 m de resolução espacial; b) as categorias que dominavam a cena em termos espectrais e espaciais aumentaram à medida que a resolução espacial foi degradada; c) os mapas elaborados a partir de imagens com resolução espacial de 200 m apresentaram ligeira confusão na identificação dos temas; e d) a confusão espectral entre os temas não apresentou tendência linear com a gradativa degradação da resolução espectral.

TM/Landsat 5 images (TM1-TM5 and TM7 spectral bands) from Altamira PA, Brazil (07.20.1991) modified to 60, 100, 120, 200 and 250 m were utilized to evaluate the influence of the spatial resolution in the identification of Forest, Young secondary succession, Mature secondary succession and Non-forest. Thematic maps were made using the Bhattacharya (supervized) classification procedure, followed by visual interpretation. The area of each category was determined in each thematic map, using the 30 m spatial resolution as a reference. Mapping accuracy was evaluated using the Global accuracy, and the Kappa and Tau coefficients. It was found out that: a) the greatest area differences were observed in those maps derived from the 200 m spatial resolution images; b) those categories that dominated the scene spectrally and spatially, increased their influence as the spatial resolution decreased; c) the thematic maps from images with coarser spatial resolution than 200 m presented a slight confusion in map category identification, and d) the spectral confusion between the mapping categories did not present a linear tendency.