Um quadro diagnóstico da Área de proteção Ambiental(APA) do Capivari Monos foi elaborado com informações produzidas através da aplicação de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Essa Unidade de Conservação se localiza no extremo sul do município de São Paulo, onde ainda existem importantes fragmentos de Mata Atlântica e mananciais hídricos estratégicos para a Região Metropolitana de São Paulo . Um Mapa Geomorfológico foi produzido com o apoio de um Modelo Numérico de Terreno. Com a aplicação de Álgebra de Mapas, foram integrados os dados sobre Geotecnia e Geomorfologia e um mapa de Fragilidade do Meio Físico foi elaborado. As condições de hidrografia e relevo apontaram indícios de movimentação tectônica recente na região. Imagens dos Satélites Landsat-5 e Landsat-7 foram comparadas, com o emprego de técnicas de detecção de mudanças, para a quantificação do desmatamento no período entre 1991 e 2000. As imagens do satélite Landsat-7 foram classificadas, através do método supervisionado por regiões, para produção de um mapa temático de Uso do Solo e Cobertura Vegetal. Os resultados foram quantificados por sub-bacias hidrográficas, compondo um quadro comparativo que se destina a subsidiar a gestão ambiental da APA. Esses resultados mostram que o crescimento da ocupação urbana se concentra na bacia da Billings, principalmente na subbacia da Cratera de Colônia, onde a fragilidade do meio físico foi considerada muito alta. / Through the application of Geographical Information System and Remote Sensing it was elaborated a chart diagnosis for Capivari-Monos Environmental Protection Area. This Conservation Unit is located in the south end of São Paulo city where important Atlantic Forest fragments and strategic water spring still exist. With the support of a Digital Terrain Model it was produced a Geomorphologic map. Applying Map Algebra the data on Geothecnics and Geomorphorlogy had been integrated for mapping the fragility of physical environment. Relief and hidrography conditions pointed indications of neotectonic movements in this region. Employing change detection techniques in Landsat-7 images the deforestation between 1991 and 2000 was evaluated. A land use and land cover map was produced trough Landsat-7 image classification ( supervised per region method). The results show that the urban growth concentrates on the basin of Billings, mainly at the Cratera de Colônia sub-basin where the fragility regarding to phisical environment was considered very high.

O projeto estudou a potencialidade de seqüestrar carbono em solos arenosos de Cerrado sob pastagens. O enfoque principal consistiu em deduzir quantas toneladas por hectare podem ser seqüestradas em função de um melhor manejo. Para tanto escolheram-se quatro pastagens com as mesmas características pedológicas, climáticas e topográficas, possibilitando explicar as diferenças nos estoques de carbono no solo por seus diferentes manejos e níveis de produtividade. As pastagens encontram-se na parte ocidental da bacia do rio Piracicaba (SP). Nessa região, as pastagens constituem o uso dominante da terra e são cultivadas principalmente em solos arenosos do tipo Neossolos Quartzarênicos (RQ). Após a fase de seleção, as quatro pastagens foram caracterizadas de acordo com os estoques de carbono no solo (0-50cm) e suas respectivas produtividades. A produtividade das pastagens foi determinada pelos seguintes parâmetros: (i) índice de área foliar (IAF), (ii) taxa de crescimento da biomassa vegetal, (iii) peso da biomassa vegetal e (iv) peso radicular. Investigou-se a correlação entre os estoques de carbono no solo e cada parâmetro de produtividade de cada pastagem estudada. Avaliou-se também o nível de produtividade em relação ao histórico de manejo do pasto. Os resultados indicam uma boa correlação entre a produtividade de pasto e seu estoque de carbono no solo. Especialmente o parâmetro de produtividade IAF revelou uma boa correlação com os estoques de carbono no solo (r = 0,97). O segundo objetivo do projeto era investigar a aplicabilidade de técnicas de sensoriamento remoto para mapear a potencialidade de seqüestrar carbono no solo. Para os fins da pesquisa, considerou-se que o pasto estudado que apresentou o maior estoque de carbono (e também maior produtividade) no solo possui o estoque máximo possível sob as condições climáticas, pedológicas e topográficas encontradas nas áreas de estudo. Calculou-se a diferença do estoque entre a pastagem com o maior estoque de carbono no solo e as três outras pastagens. A diferença no estoque representa a potencialidade de as pastagens estocarem mais carbono. O potencial de seqüestro de carbono total no pasto mais degradado (Descalvado) representa um aumento de 70,0% (22,41 Mg ha -1 ), de 30,8% (12,81 Mg ha -1 ) no pasto significativamente degradado (Bondade) e de 4,9% (7,7 Mg ha -1 ) no pasto moderadamente degradado (Barreiro Rico). Como as quatro pastagens só diferem no tipo de manejo no que se refere aos parâmetros determinantes da estocagem, as diferenças no estoque são diretamente ligadas ao manejo. O estoque de carbono no solo é uma informação subterrestre e portanto não pode ser investigado diretamente por bandas espectrais do espectro óptico, as quais não penetram a superfície terrestre. Portanto, como este projeto comprovou uma boa correlação entre a produtividade e os estoques de carbono no solo sob pastagens na região estudada, tentou-se mapear os estoques de carbono por meio das produtividades das pastagens. Para esse fim, estabeleceu-se uma classificação radiométrica de produtividade de pasto. Seis bandas do sensor ETM+, além do NDVI, (Normalized Difference Vegetation Index) foram processadas em todas as combinações de entrada possíveis (120) para duas classificações supervisionadas (Máxima Verossimilhança e Rede Neural Propagação Posterior). Para determinar quais são as melhores combinações de entradas de bandas para fins de discriminação da produtividade de pasto em diferentes níveis, usou-se uma matriz de erro. O melhor resultado, com a entrada das bandas B2 B5 B7 NDVI, revelou uma exatidão de 64,79% ao classificar corretamente duas classes de produtividade de pasto (alta/baixa). Essa exatidão foi considerada insuficiente. Entretanto, efetuou-se uma análise radiométrica das pastagens por espectro, que revelou uma melhor separabilidade espectral da produtividade no espectro do infravermelho médio do que no espectro visível ou infravermelho próximo. Foram realizadas também análises de regressão entre a reflectância das quatro pastagens para cada espectro e seus respectivos estoques de carbono, para investigar correlações diretas entre o comportamento espectral das pastagens e os estoques de carbono no solo. O espectro vermelho (r = 0,96 ) e infravermelho médio I (r = 0,944) possuem uma correlação significativa com o estoque de carbono no solo. Resumindo, conclui-se que existe uma boa correlação entre o manejo (produtividade) de pasto e o estoque de carbono no solo. Constatou-se que a imagem de satélite utilizada (Landsat 7) não tem uma resolução espacial/espectral suficiente para separar com uma exatidão adequada os diferentes níveis de produtividade de pasto. Entretanto, existe boa separabilidade dos diferentes níveis de produtividade no espectro infravermelho médio. A investigação da correlação direta entre o comportamento espectral das pastagens e o estoque de carbono obteve resultados significativos nos espectros de vermelho (630 – 690nm) e infravermelho médio I (1550 – 1750nm). Portanto, no âmbito do sensoriamento remoto, recomenda-se investigar se é possível mapear estoques de carbono no solo diretamente por meio da reflectância espectral das pastagens ou por meio do Índice de Área Foliar, que pode ser deduzido por meio do NDVI em imagens de satélite. / The project studied the potential for soil carbon sequestration in pastures growing on sandy soils in the Cerrado region and for the application of remote sensing techniques for estimating carbon sequestration levels. The main focus was deducing how many tons per hectare could be sequestered if better pasture management techniques were adopted. Four pastures with identical pedological, climate and topographical characteristics were chosen, so that the discrepancies in carbon stock levels in the soil could be interpreted in light of their different types of management and productivity levels. The pastures are located in the western part of the Piracicaba basin, in São Paulo State, Brazil. The dominant land use in this region is pasture on sandy soils, classified as Neossolos Quartzarênicos (RQ), according to Brazilian soil classification. After the selection phase, the four pastures were classified according to their soil carbon stocks (0-50cm layer) and their respective productivity levels. Pasture productivity was determined by the following parameters: (i) leaf area index (LAI), (ii) biomass growth rate, (iii) dry matter weight and (iv) root stocks. The correlation between soil carbon stocks and each of the productivity parameters was investigated. The productivity levels were also studied in relation to the pasture management history of each of the selected pastures. The results indicate a good correlation between the productivity level of the pastures and their carbon stocks in the soil. The LAI parameter showed a particularly good correlation with soil carbon stocks (r= 0,97). The second objective of the project was investigating the applicability of remote sensing techniques to map the potential for soil carbon sequestration. For the purposes of this study, the pasture with the highest soil carbon stocks (and higher productivity) was considered to represent the maximum stock possible under the climate, pedological and topography conditions found in the region of the study. The difference between the stock in the highest stock pasture and the three other pastures was calculated. This difference represents the potential for increasing carbon sequestration. The total soil carbon sequestration potential in the most degraded pasture (Descalvado) is equivalent to a 70,0% increase (22.41 Mg ha -1 ) from current levels. In the significantly degraded pasture (Bondade), the potential amounted to 30.08% (12.81 Mg ha -1 ) and to 4.9% (22.41Mg ha -1 ) in the moderately degraded pasture (Barreiro Rico). Since the only determinant parameter for soil carbon sequestration these pasture do not have in common is the type of management, the differences in stock levels are directly related to their type of management. Soil carbon stock levels are a subterraneous type of information, and thus cannot be examined through direct use of optical spectrum bands, which cannot go through the soil. Therefore, and taking into consideration that this study demonstrated a good correlation between productivity and soil carbon stocks in the pastures of the sample, the author attempted to map carbon stocks through pasture productivity. To this end, a radiometric classification of pasture productivity was established. Six spectral bands from the ETM+ satellite sensor and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) were processed in all possible entry band combinations for two supervised classifications (Maximum Likelihood and Back Propagation). An error matrix was subsequently used to determine the best band combinations for distinguishing pasture productivity levels (two classes). The best result (B2 B5 B7 NDVI) revealed an overall accuracy of 64,79% in the classification of two classes of productivity, which is considered insufficient. Nevertheless, a spectrum radiometric analysis of the pastures was conducted, which showed better separability in the medium infrared spectrum than in the visible or near infrared spectrum. Regression analyses were performed between the reflectance of the four pastures under each spectrum and their respective soil carbon stocks levels, with the purpose of investigating whether there are any direct correlations between the spectral behavior of the pastures and the soil carbon stocks levels. The red (r=0.95) and middle infrared (r=0,944) spectra were demonstrated to have a significant correlation with soil carbon stocks. The author concludes that there is a good correlation between pasture management (productivity) and soil carbon stocks. It has also been determined that the satellite image used in this study (Landsat 7) does not have an adequate spacial and spectral resolution for accurately separating different productivity levels. However, good separability of productivity levels was shown in the middle infrared spectrum. The evaluation of a direct correlation between the spectral behavior of the pastures and their respective soil carbon stock levels obtained significant results in the red (690nm) and near infrared (1550- 1750nm) spectra. Therefore, it is recommended to investigate carbon soil stock mapping by remote sensing techniques directly through the spectral reflectance of pastures in the red and middle infrared spectra or indirectly through the LAI, which can be deduced through the NDVI in satellite images.

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais na área agrícola tendo o solo como base dos seus sistemas de produção. O planejamento adequado dos sistemas de produção exige a obtenção de dados geoespaciais básicos como o mapa de solos e fertilidade. Entretanto, os levantamentos pedológicos ainda consomem muito tempo, são onerosos e necessitam de grande número de análises laboratoriais. O desenvolvimento de técnicas de sensoriamento remoto laboratorial tem se apresentado como alternativa para o avanço de levantamentos pedológicos mais rápidos e menos onerosos. As técnicas de espectroscopia (VIS-NIR) também tem demonstrado boa eficiência na predição de atributos de solos de maneira rápida e menos poluente. Estas técnicas se baseiam em informações espectrais de solos e na montagem de um banco de dados espectral (Biblioteca Espectral). Portanto, tanto para a caracterização de classes de solo, quanto para a estimativa de atributos é necessário o desenvolvimento de Bibliotecas Espectrais (BE) que contenham dados representativos da variabilidade dos solos. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo a montagem de uma BE de solos de diferentes regiões agrícolas do Brasil e a partir destas informações desenvolver técnicas de classificação de perfis e quantificação de atributos de solo. Para isso foram coletadas 7185 amostras de terra provenientes de perfis e de tradagens. Foi montado um banco de dados com o comportamento espectral de cada horizonte de 233. Também foram geradas bibliotecas espectrais de diferentes abragências geográficas, com finalidade de desenvolver modelos de predição de atributos. Baseado nos dados da BE gerada foi possível caracterizar distintas classes de solos e utilizar essas informações para classificar perfis de classe desconhecida a partir de dados espectrais. Também foram obtidos bons modelos de predições de atributos como areia, argila e Fe2O3 Foi demonstrado que BE que contenham dados de regiões com alta variabilidade de solos apresentam piores predições de atributos químicos. Um importante fator a ser considerado na montagem de BE é a alta amplitude de teor do atributo a ser predito. A montagem da BE contribuiu para avanços nas técnicas qualitativas e quantitavivas de avaliação espectral dos solos. / The Brazil is one of the major world agriculture producers having the soil like base of his production systems. The right planning of production systems needs the basic geospatial data obtaining such as soil and fertility maps. However, pedological surveys consume a lot of time, are expensive and need many laboratorial analyses. The development of laboratorial remote sensing techniques is an alternative for advanced of quicker and cheaper pedological surveys. The VIS-NIR spectroscopy techniques have been demonstrated a good efficiency in the fast and not pollutant soil attributes predictions. These techniques are based on soil spectral information and on development of the spectral data base (Spectral Library). Therefore, as much soil class characterization as attribute estimate its necessary spectral library (SL) development that have representative data of soil variability. In this sense, this work aim to build a soil SL from Brazils different agricultural regions and from this information on to develop profile classification techniques and soil attributes quantification. 7185 soil samples were collected from profiles and polls. A data base was built with spectral behavior of the 233 profiles and their horizons. SLs with different geographical coverage are purpose-built of development of attributes predictions models. Based on SL data created, it was possible distinguish different soil classes and use these information to classify profiles of unknown classes from spectral data. Good attributes prediction models were obtained to sand, clay and Fe2O3. It was demonstrated that SL containing regional data with high variability of soil have shown worse chemical attribute predictions. An important factor needs being considered in the SL building is the high amplitude of predicted attribute content. The SL building has brought advances to qualitative and quantitative soil spectral evaluation techniques.

The Planetary Boundary Layer (PBL) is a relevant part of the atmosphere with a variable extension that clearly plays an important role in fields like air quality or weather forecasting. Passive and active remote sensing systems have been widely applied to analyze PBL characteristics. The combination of different remote sensing techniques allows obtaining a complete picture on the PBL dynamic. In this study, we analyze the PBL behavior using four types of remote sensing systems: Microwave Radiometer (MWR), Elastic Lidar (EL), Doppler Lidar (DL) and Ceilometer data. The measurements were performed in two cities Granada (Spain) and São Paulo (Brazil). Firstly, at Granada, the PBL height (PBLH) obtained from MWR data is validated against PBLH provided by analyzing co-located radiosondes, showing a good agreement. In a second stage, active remote sensing systems were used for deriving the PBLH. Thus, Extended Kalman filter is applied to EL data while the vertical wind speed variance method was applied to the DL. The derived PBLH\'s by these approaches are compared to PBLH retrieved by the MWR. The results show a good agreement among the retrievals based on active remote sensing in most of the cases, although some discrepancies appear in instances of intense PBL changes (either growth and/or decrease). Then it is performed the analysis of four and five-year dataset of measurements gathered with a ceilometer and a microwave radiometer, respectively, at Granada. The methodologies applied for the PBLH detection (gradient method for ceilometer and the combination of parcel method and temperature gradient method for microwave radiometer) provided a satisfactory description of the PBL structure in simple cases. In addition, the PBL behavior is characterized by a statistical study of the convective and stable PBLH obtained from microwave radiometer measurements. The analysis of the PBLH statistical study shows some coincidence with other PBLH studies such as daily pattern, and year cycles but also some differences caused by distinct latitudes, topography and climate were found. It was performed as well a combined long-term analysis of Ceilometer retrieved Residual Layer and the Stable and Convective Layer heights determined by microwave radiometer, thus offering a complete picture of the PBL evolution by synergetic combination of remote sensing techniques. This is the reason why systems with high temporal and spatial resolution, like lidars, have been increasingly applied in studies about this atmospheric region. In this work, also was performed, at São Paulo, an analysis on lidar backscattered signal at three wavelengths (355, 532 and 1064 nm) retrieving the turbulence by the analyses of the high-order moments (variance, skewness and kurtosis) in the backscattered signal. The wavelength of 355 nm has low applicability in the proposed methodology, due to its low intensity (due to predominance of molecular backscattering) and large presence of noise, while the 532 nm wavelength showed results similar to those provided by the wavelength of 1064 nm, which was used as reference. Then, it was analyzed two case studies using the wavelengths of 532 and 1064 nm (in separately). This approach provided information about PBL height, (derived by the variance method (Menut et al., 1999), displacement of aerosol layers (skewness) and level of mixing at several heights (kurtosis). These results show the viability of the proposed methodology when the wavelengths of 532 and 1064 nm are used for the PBL description by high-order moments of the backscattered distribution. Furthermore, it is demonstrated how some variables (air temperature, aerosol concentration, vertical wind, relative humidity and net radiation) can influence the PBL dynamic with data from DL, EL and MWR at Granada. The high-order moments of the vertical velocity high frequency distributions derived from DL, and EL range corrected signal, were corrected by two methodologies (first lag and -2/3 correction). The corrected profiles present small differences when compare against the uncorrected profiles, showing low influence of noise and the viability of the proposed methodology. A detailed 2-case studies analysis was carried on, the first case corresponding to a well-defined PBL while the second one corresponds to a situation with presence of an aloft Saharan dust layer and clouds. In both cases the results provided by the different instruments ended up complementing one another, so that the synergistic use of the different systems allowed us a detailed monitoring of the PBL. / A Camada Limite Planetária (PBL - Planetary Boundary Layer) é uma parte relevante da atmosfera com uma extensão variável e que claramente desempenha um papel importante em áreas de estudo, como: a qualidade do ar ou a previsão do tempo. Sistemas de sensoriamento remoto passivo e ativo têm sido amplamente utilizado para analisar as características da PBL. A combinação de diferentes técnicas de sensoriamento remoto permite obter uma imagem completa da dinâmica desta camada. Neste estudo, analisamos o comportamento da PBL utilizando quatro tipos de sistemas de sensoriamento remoto: Radiômetro de Micro-ondas (MWR), Lidar Elástico (EL), Lidar Doppler (DL) e Ceilômetro. As medições foram realizadas em duas cidades, Granada (Espanha) e São Paulo (Brasil). Primeiramente, em Granada, a altura da PBL (PBLH) obtida a partir dos dados do MWR foi validada pela PBLH gerada pela análise dos dados de radiossondas, mostrando uma boa concordância. Em um segundo estágio, sistemas ativos de sensoriamento remoto foram usados para a obtenção da PBLH. Assim, o método do filtro de Kalman foi aplicado aos dados do EL enquanto o método da variância da velocidade vertical do vento foi aplicado aos dados do DL. As PBLH derivadas dessas abordagens foram comparadas com o PBLH fornecida pelo MWR, sendo que os resultados mostram uma boa concordância na maioria dos casos, embora algumas discrepâncias apareçam nas situações de mudanças intensas da PBL (crescimento e/ou diminuição). Em seguida, é realizada a análise dos dados das medidas coletadas com um ceilômetro e um radiômetro de micro-ondas durante quatro e cinco anos, respectivamente, em Granada. As metodologias aplicadas para a detecção da PBLH (método de gradiente para o ceilômetro e a combinação do método de parcela e do método de gradiente de temperatura para o radiômetro de micro-ondas) forneceram uma descrição satisfatória da estrutura da PBL em casos simples. Além disso, o comportamento da PBL foi caracterizado por um estudo estatístico das PBLH convectiva e estável, as quais foram obtidas a partir das medidas do radiômetro de micro-ondas. A análise do estudo estatístico realizado para a PBLH mostra algumas coincidências com outros estudos já realizados para a mesma variável, como o padrão diário e os ciclos anuais. Mas também há algumas diferenças, as quais são causadas por latitudes, topografia e clima distintos. Foi realizada também uma análise combinada de longo prazo da Camada Residual (gerada pelos dados do Ceilômetro) e da Camada Estável e Convectiva (obtida pelos dados do radiômetro de micro-ondas), oferecendo assim um quadro completo da evolução da PBL por combinação sinérgica de técnicas de sensoriamento remoto. Essa é a razão pela qual sistemas com alta resolução temporal e espacial, como os lidars, têm sido cada vez mais aplicados em estudos sobre essa região atmosférica. Neste trabalho, também foi realizada, em São Paulo, uma análise do sinal retroespalhado em três comprimentos de onda (355, 532 e 1064 nm), o qual provê informações da turbulência através da análise dos momentos de alta ordem (variância, assimetria e curtose). O comprimento de onda de 355 nm apresenta pouca aplicabilidade na metodologia proposta, devido à sua baixa intensidade (por conta da predominância do retroespalhamento molecular) e grande presença de ruído, enquanto o comprimento de onda de 532 nm apresentou resultados semelhantes aos fornecidos pelo comprimento de onda de 1064 nm, o qual foi usado como referência. Em seguida, foram analisados dois estudos de caso utilizando os comprimentos de onda de 532 e 1064 nm (em separado). Essa abordagem forneceu informações sobre a altura da PBL (derivada pelo método de variância (Menut et al., 1999), deslocamento de camadas de aerossol (assimetria) e nível de mistura em várias alturas (curtose), mostrando a viabilidade da metodologia proposta, quando os comprimentos de onda de 532 e 1064 nm são usados para a descrição da PBL a partir dos momentos de alta ordem. Além disso, demonstrou-se, com dados de DL, EL e MWR obtidos em Granada, como algumas variáveis (temperatura do ar, concentração de aerossóis, vento vertical, umidade relativa e radiação líquida) podem influenciar a dinâmica da PBL. Os momentos de alta ordem das distribuições de velocidade vertical derivadas dos dados do DL e o sinal retroespalhado obtido a partir do EL foram corrigidos por duas metodologias (first lag e correção de -2/3). Os perfis corrigidos apresentam pequenas diferenças quando comparados com os perfis não corrigidos, mostrando baixa influência do ruído e a viabilidade da metodologia proposta. Foi realizada uma análise detalhada de dois estudos de casos, o primeiro correspondendo a uma PBL bem definida, enquanto o segundo corresponde a uma situação com a presença de uma camada de nuvens e poeira saariana. Em ambos os casos, os resultados fornecidos pelos diferentes instrumentos acabaram se complementando, de modo que o uso sinérgico dos diferentes sistemas nos permitiu um monitoramento detalhado da PBL.

Os Tabuleiros Costeiros são unidades geomorfologicamente definidas, caracterizando-se como formações sedimentares de topos aplainadas de grande extensão territorial, amplamente povoada, com intensa exploração econômica agropecuária, mas com a presença constante de restrições físicas ao uso agrícola, associadas à presença de solos com horizontes coesos em subsuperfície. A presença deste horizonte coeso reduz a profundidade efetiva dos solos, prejudicando a dinâmica da água no perfil e, principalmente, o aprofundamento do sistema radicular, reduzindo as taxas de infiltração de água, criando lençóis freáticos suspensos e que se desenvolvem particularmente sob os Latossolos Amarelos (Latossolos Amarelos) e os Argissolos Amarelos (Podzólicos Amarelos). Assim, a presença destes horizontes em áreas úmidas, pode ser associada a um maior teor de umidade nos solos, que pode ser captada pelo sensor. Devido a sua natureza pedológica e sua localização em sub superfície e sua grande extensão, estes solos demandam grandes recursos para sua efetiva localização e mapeamento. A aplicação de técnicas de processamento digital de imagens nas imagens do sensor ASTER, um sensor experimental e pouco explorado, possibilita a redução de custos, empregados nos levantamentos exploratórios para localização destes horizontes coesos. O principal objetivo deste trabalho foi submeter imagens obtidas através do sensoriamento remoto óptico orbital, do sensor ASTER, a diferentes técnicas de processamento digital de imagens, para assim identificar, reconhecer e caracterizar a presença dos horizontes coesos nos solos dos Tabuleiros Costeiros da Bahia, utilizando como critério identificador, o teor de umidade dos solos. O trabalho foi desenvolvido numa área de aproximadamente 2.475km2, onde está inserida uma área de referência de 29km2, situada no município de Esplanada, onde predominam solos da mesma Classe (Podzólicos Amarelos e Acinzentados) mas diferenciados em unidades que possuem diversos graus de coesão, com textura que varia de arenosa a argilosa. Foi utilizada uma única cena ASTER, sob a qual foi extraída oitenta amostras para determinar a relação entre o teor de umidade dos solos e as diferentes técnicas de processamento digital de imagens. Foram realizadas vinte e seis técnicas de realce (análise componentes principais, Transformação Tasseled Cap, NDVI, NDMI, SAVI e vinte e uma razões entre bandas do sensor ASTER) , além da aplicação de uma classificação supervisionada (método da máxima verossimilhança), com limiar de aceitação de 95%. Os resultados demonstraram que a sétima componente principal é o melhor produto para mapear a presença dos horizontes coesos, por melhor identificar a umidade do solo; o NDMI, o SAVI e a Umidade obtida através da Transformação Tasseled Cap têm um comportamento similar entre si, mas com resultados menos evidentes e entre as razões entre as faixas espectrais testadas, os melhores resultados foram as razões entre as faixas 1 e 8 e entre as faixas 3 e 8. / The Coastal Tableland are units geomorfologicaly defined, characterized by sedimentary formations of smoothed tops of great territorial extension, widely populated, with intense agricultural economic exploration, but with the constant presence of physical restrictions to agricultural use, that are associated to cohesion horizons in subsurface. The presence of this cohesion horizon reduces the soils depth, harming the dynamics of the water in the profile and, mainly, the radicular system of depth, reducing the water infiltration rates and creating suspended sheets particularly under Yellow Latossol and Yellow Podzolic. Thus, the presence of these horizons in humid areas can be associated with higher moisture levels in the soils that can be caught by the sensor. Due to its pedologic nature, sub surface and great extension location, these soil demand great resources for its effective localization and mapping. The application of techniques of image digital processing in the images of the ASTER sensor, an experimental and few explored sensor, turns possible the reduction of costs, used in the exploratory searches for the localization of these cohesion horizons. The main objective of this work was to submit images obtained through the orbital optical remote sensed, of the ASTER sensor, the different image digital processing techniques, in order to identify, to recognize and to characterize the cohesion horizons soil of Coastal Tableland of Bahia, using as identification criteria, the soil moisture contents . The work was developed in an area of 2.475km2 approximately, where an area of reference of 29km2 is inserted, situated in Esplanada city of, where soil of the same class prevail (Yellow and Grey Podzólicos) but differentiated in predominate units that possess diverse cohesion degrees , with texture that varies of sandy the loamy. An only ASTER scene was used, under which it was extracted eighty samples to determine the relationship between the the soil moisture contents and the different images digital images processing techniques. Twenty-six techniques of distinction had been carried through (principal components analysis, Tasseled Cap Transformation, NDVI, NDMI, SAVI and twenty bands ratio on the ASTER sensor bands), beyond the application of a supervised classification (Maximum Likelihood method), with threshold of 95% acceptance. The results had demonstrated that the seventh principal component is the best product to map the cohesion horizons presence and to identify the soil moisture contents; the NDMI, the SAVI and the Wetness obtained through the Tasseled Cap Transformation have a similar behavior, but with less evidences relating the results and, the ratio bands tested, the best results had been those found between bands 1 to 8 and bands 3 to 8.

A produtividade de uma determinada cultura, anteriormente tida como principal objetivo de uma propriedade rural, hoje passa a dividir espaço com múltiplos objetivos. O impacto ambiental das culturas e sistemas produtivos, qualidade dos produtos, baixo custo de produção e, conseqüentemente o aumento da eficiência no uso do nitrogênio, já fazem parte desses objetivos. Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas constantemente para otimizar o manejo de fertilizantes na agricultura. Os sensores óticos são uma dessas ferramentas que tem potencial para contribuir para o manejo do nitrogênio. Este trabalho consistiu em avaliar o comportamento do NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) gerado pelo sensor ótico ativo terrestre GreenSeeker Hand HeldTM (NTech Industries, Inc., Ukiah, CA) nas culturas de milho, trigo, triticale e cevada sob diferentes condições. Este sensor emite radiação ativa em dois comprimentos de onda centralizados no vermelho (660 nm) e no infravermelho próximo (770 nm). Em uma primeira etapa foram realizados ensaios alterando classes de solo, doses de nitrogênio, fontes de nitrogênio e variedades. A análise estatística dos dados foi feita por regressão, correlação e teste de Tukey. Notou-se que o NDVI tem maior potencial para uso nas culturas de trigo, triticale e cevada, por serem culturas que possuem menos biomassa. Na cultura do milho, o NDVI saturou mesmo com baixas doses de N devido à grande quantidade de biomassa. Uma possibilidade é substituir a banda do vermelho pela banda do verde, ou testar outros índices de vegetação que tenham uma correlação mais linear com a quantidade de biomassa. A segunda etapa teve objetivo de mostrar a variabilidade espacial do NDVI nas culturas de trigo e milho e realizar a aplicação de nitrogênio em taxa variável na cultura do trigo, com base nas leituras de um sensor ótico ativo. Foram montados experimentos em faixas, com doses crescentes de N, e foram coletados dados do NDVI com o mesmo sensor ótico ativo, agora conectado a um receptor de GPS, possibilitando a geração de mapas do NDVI. Para o trigo, devido a maior correlação entre a biomassa com o NDVI do que o milho é possível identificar visualmente, no mapa, as faixas com doses diferentes, entretanto, é visível também a variabilidade dentro de cada faixa, mostrando que a absorção e aproveitamento do N pela cultura não é uniforme. Para a aplicação em taxa variável foi montado um experimento com faixas de 120 kg ha-1 de N, que serviram de calibração para o sensor, e faixas com 18,4 e 52,4 kg ha-1 de N que foram complementadas a partir das leituras do sensor ótico ativo. Os resultados mostram que, mesmo com uma considerável economia no consumo de fertilizantes nitrogenados, utilizando a tecnologia de aplicação em taxa variável, as produtividades foram semelhantes, ou seja, a produtividade dos tratamentos com aplicação em taxa variável não foram diferentes estatisticamente dos tratamentos com aplicação em taxa fixa. / The yield of a crop, until recently was the main objective of a farm, and today it begins to share importance with multiple objectives. The environmental impact of crops and productive systems, product quality, low production costs and, consequently the increase of the nitrogen use efficiency are already part of these objectives. New technologies have been developed constantly to optimize the fertilizer management in agriculture. Optical sensors are one of these tools that have potential to contribute to the nitrogen management. This work consisted in evaluating the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) behavior, generated by the terrestrial active optical sensor GreenSeeker Hand HeldTM (NTech Industries, Inc., Ukiah, CA) in corn, wheat, triticale and barley crops, under different conditions. This sensor emits active radiation in two wavelengths centered in the red (660 nm) and in the near infrared (770 nm). In the first stage several tests were conducted changing soil classes, nitrogen rates, nitrogen sources and varieties. Statistical analysis of the data was made by regression, correlation and Tukey test. It was noticed that the NDVI has more potential use in wheat, triticale and barley crops, because they produce less biomass. In corn, the NDVI saturated even under low nitrogen rates, due to its high level of biomass. One possibility is to substitute the red band for the green band, or test other vegetation indices that have a correlation more linear with the crop biomass. The second stage had the objective of showing the NDVI spatial variability in wheat and corn crops, and apply nitrogen on variable rates in wheat, based on the readings of the same active optical sensor. Field experiments in strips, with different nitrogen rates, were conducted and the data were collected with the sensor connected to a GPS receiver, allowing the generation of NDVI maps. For wheat, due its higher correlation between biomass and NDVI than the corn, it is possible to visually identify the strips with different nitrogen rates. However, it is also notable the variability inside each strip, showing that the nitrogen absorption and use by the crop is not uniform. For the variable rate application, an experiment was established with 120 kg ha-1 strips, used as reference to the sensor calibration, and strips with 18,4 and 52,4 kg ha-1 of nitrogen, that were complemented based on the active optical sensor readings. The results show that even with a considerable economy of nitrogen fertilizer consume, using the variable rate technology, yields were similar, i.e., the yield of the treatments with variable rate application were not different statistically of the treatments with uniform rate application.

O sistema climático terrestre é regido pela interação entre o fluxo de radiação solar e diversos elementos presentes na atmosfera e na superfície. Entre esses elementos destacamos o papel que as nuvens desempenham nesse processo devido a sua elevada cobertura terrestre, que chega a média de três quartos de todo o globo. Do total de radiação solar que atinge a atmosfera, as nuvens são responsáveis pela reflexão direta de cerca de 23% da radiação incidente de volta ao espaço evitando, assim, o aquecimento da superfície. Por outro lado, parte da radiação térmica emitida pelo solo é absorvida e reemitida pelas nuvens podendo ocasionar em um aumento de temperatura próximo à superfície dependendo da sua altitude. Todo esse processo está intimamente relacionado a quantidade de nuvens, sua espessura óptica e o comprimento de onda da radiação, podendo a resposta do sistema variar conforme muda-se alguma dessas condições. Outro elemento que influencia tanto nas características das nuvens quanto no balanço radiativo terrestre é o aerossol atmosférico. Sua presença na atmosfera pode tanto aumentar a temperatura em solo quanto diminuí-la, dependendo do tipo de aerossol, sua quantidade, distribuição espacial e da radiação com a qual está interagindo. Ele também participa na formação das nuvens ao atuar como núcleo condensador de nuvens em atmosfera supersaturada, facilitando a aglutinação de vapor de água em torno de si. A presença de elevadas quantidades de aerossóis para uma determinada taxa de umidade do ar, dificulta a formação e o desenvolvimento vertical da nuvem, podendo até mesmo acarretar sua evaporação. Como a variabilidade dos aerossóis na atmosfera, em geral, é muito alta e devido a sua interação com a radiação variar com o comprimento de onda, a determinação precisa do seu efeito no balanço radiativo terrestre é prejudicada. Esses processos citados evidenciam a enorme complexidade no entendimento das relações envolvendo esses dois elementos presentes na atmosfera terrestre. Para diminuir essa lacuna, sobrevoamos uma região próxima a Porto Velho (RO) entre os dias 21 e 28 de setembro de 2012 munidos de um aparato experimental a fim de analisar o perfil vertical das nuvens. Esse aparato continha uma câmera sensível a comprimentos de onda visíveis (aproximadamente de 440nm a 700nm), uma câmera térmica, sensível a comprimentos de onda entre 8 e 14m, e outra sensível a comprimentos de onda no infravermelho próximo, entre 900nm e 2500nm. Esse conjunto de instrumentos permitiu obter medidas da radiação emergente da lateral de nuvens convectivas na região estudada. / none

O mapeamento da vegetação urbana tem se restringido às áreas públicas ou a área total, não deixando de forma evidente a contribuição dos quintais privados para a vegetação urbana. Alguns trabalhos indicam que essas áreas teriam potencial para mitigar os impactos causados pela urbanização. Neste trabalho testaram-se diversos métodos para tentar mapear as áreas de quintais permeáveis com o intuito de desenvolver um método que possa auxiliar o planejamento urbano e na investigação da contribuição dessas áreas para a vegetação urbana. O trabalho conseguiu resultados com acurácia bastante elevada (Kappa = 0,9553) e apresentou técnicas inovadoras de filtragem e classificação, destacando-se o aplicativo desenvolvido para realizar a filtragem Kuwahara que demonstrou melhorar bastante os resultados de classificações por abordagem de pixels. As classificações de abordagem por pixel levaram a resultados estatisticamente até melhores que a classificação orientada a objetos, no entanto, a apresentação visual dos resultados da classificação orientada a objetos é superior pela redução do ruído. / Urban vegetation mapping has been restricted to the public areas or the total area, not showing the contribution of the private yards to the urban greening. Some studies indicate that these areas have potential to mitigate the impacts caused by the urbanization. In this work, many methods for mapping pervious gardens were tested aiming the development of a method that could aid urban planning and investigating the contribution of these areas to the urban greening. This work achieved highly accurate results (kappa = 0.9553) and presented novel techniques for filtering and classification. We highlight the development of a simple application to perform the Kuwahara filter, which improved the results of the classification by pixel approach. The classification algorithms by pixel approach resulted in statistically more accurate products, although visually the results presented by object-oriented approach is closer to landscape features.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 457597.pdf: 3990726 bytes, checksum: 94b05b4e17141dcac3ac568f5c299a53 (MD5) Previous issue date: 2014-01-15 / Wireless technology is present nowadays in several applications from simple systems as residential automations to complex implementations such as nuclear plants. Networks intended to work with wireless sensors are denominated wireless network sensors as in the case of this work, which uses analog and meteorological data. With the proposal of efficiency with low energy consumption, this work presents the development of a system which accomplishes the acquisition and storage of data collected from a meteorological station using a wireless sensors network open platform. The main objective of this monitoring system is the pursuit of energy efficiency (ie, the best possible performance with low power consumption) and the reduced cost of acquisition, installation and maintenance of the system in the field. With this purposed,, the module nRF24L is conceptually presented, focusing on the communication protocol among modules, where the same device performs the function of receiver and transmitter. This system was developed for application on the Cryosphere, because this is an environment that offers unique features such as low temperature, unobstructed views and difficult to access for maintainability / collection of monitored data. Practical results measured in laboratory are compared to a standard commercial weather station, which serves as a benchmark to validate the proposed system. / A tecnologia de redes de sensores sem fio (RSSFs) est? presente atualmente em diversas aplica??es, desde simples sistemas como automatiza??es residenciais at? complexas implementa??es como, por exemplo, usinas nucleares. As redes destinadas a trabalharem com sensores s?o denominadas de redes de sensores sem fio como o caso do trabalho em quest?o que utiliza dados anal?gicos e meteorol?gicos. O trabalho proposto teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema que realiza a aquisi??o e o armazenamento de dados de grandezas meteorol?gico-clim?ticos utilizando uma rede de sensores sem fio de plataforma aberta. O objetivo principal deste sistema de monitoramento ? a busca da efici?ncia energ?tica (isto ?, o melhor desempenho poss?vel com baixo consumo de energia) e o reduzido custo de aquisi??o, montagem e manuten??o do sistema em campo. Para tanto, o m?dulo nRF24 ? apresentado conceitualmente, focando na forma de comunica??o entre os m?dulos, onde um ?nico dispositivo nRF24 assume a fun??o de receptor e transmissor. Este sistema foi desenvolvido para aplica??o na Criosfera, por ser este um ambiente que apresenta caracter?sticas peculiares como baixa temperatura, vistas sem obst?culos e de dif?cil acesso para manute??o/coleta dos dados monitorados. Os resultados pr?ticos medidos em laborat?rio s?o comparados aos de uma esta??o meteorol?gica comercial padr?o, a qual serve como refer?ncia para validar o sistema proposto.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 464757.pdf: 15490985 bytes, checksum: 69a8a4405f520c0450487a75c04a1117 (MD5) Previous issue date: 2014-10-27 / This work proposes a channel allocation methodology in a cognitive radio network (CRN) that uses a predictive and adaptive channel database. A spectrummodeling algorithm, that allows simulating channel occupation in cellular technology bands, generates the prediction data. The use of prediction enables the identification of opportunities in the bands of interest, which allows prioritizing the use of those channels with greater probability of being idle. Thus, this work extends the scope of IEEE 802.22, in that proposes the use of prediction data, as well as the use of cellular technology bands, which are commonly used in urban areas. The adaptive nature of the developed system updates the channel list dynamically over the allocation cycles. This feature enables to prioritize the channels with greater success in the allocation process, since the channel list is updated according to the results of secondary users (SUs) allocation. The proposed methodology aims to allocate the SU with the minimum of channel sensing operations required. The adaptive feature of the channel database gives a major contribution to reducing the channel sensing operations in the CRN. The decrease in channel sensing operations reduces the exchange of information between the functions that comprise the cognitive plane of a CRN. Consequently, a reduction in the network signaling traffic is expected, as well as a reduction of delays resulting from the search of available channels. / O presente trabalho prop?e uma metodologia de gerenciamento de canais numa rede de r?dios cognitivos (CRN) que utiliza uma base de dados de canais preditiva e adaptativa. Os dados de predi??o s?o gerados por um algoritmo de modelagem de espectro que permite simular a ocupa??o dos canais em faixas de tecnologia celular. O uso de predi??o possibilita a identifica??o de oportunidades nas bandas de interesse, permitindo priorizar a utiliza??o dos canais com maior probabilidade de estarem livres. Dessa forma, este trabalho estende a abrang?ncia da IEEE 802.22, na medida em que prop?e o uso de dados de predi??o, bem como a utiliza??o de faixas de tecnologia celular que s?o comumente utilizadas em ?reas urbanas. O car?ter adaptativo do sistema desenvolvido atualiza a lista de canais de forma din?mica ao longo dos ciclos de aloca??o. Esta caracter?stica possibilita a prioriza??o dos canais com maior sucesso no processo de aloca??o, uma vez que a lista de canais ? atualizada de acordo com os resultados das aloca??es dos usu?rios secund?rios (SUs). A metodologia proposta busca realizar a aloca??o do SU com o m?nimo necess?rio de opera??es de detec??o de canal. A adaptabilidade da base de dados de canais ? o fator que possui maior contribui??o na redu??o das opera??es de detec??o de canal na CRN. A diminui??o das opera??es de detec??o de canal reduz a troca de informa??es entre as fun??es que comp?em o plano cognitivo de uma CRN. Consequentemente, uma redu??o no tr?fego de sinaliza??o da rede ? esperada, assim como uma diminui??o de atrasos resultantes da busca de canais dispon?veis.