Dentre as variáveis que procuram mensurar a qualidade ambiental, a vegetação ganha destaque pela diversidade de serviços ecológicos prestados ao sistema urbano. Neste sentido, a análise das áreas verdes deve ser contextualizada em função do arranjo espacial dos principais elementos que exercem pressão sobre o ambiente. Por isto, trabalhamos com um índice de qualidade ambiental que integra variáveis clássicas como a proporção de cobertura vegetal, com outros elementos significativos da paisagem urbana como a extensão das áreas construídas e o adensamento vertical. Para o desenvolvimento deste índice aplicamos uma metodologia de Sensoriamento Remoto (SR) baseada na integração de ortofotos digitais e atributos altimétricos derivados do LIDAR (ALS) que permitiu mensurar a dimensão vertical da paisagem urbana tornando mais realística a modelagem dos efeitos das áreas construídas na qualidade ambiental. / Given the diversity of its ecological services, vegetation is among the main indicators of environmental quality in urban systems. For that, green areas must be analyzed in the context of the spatial distribution of the main elements putting pressure on the environment. In order to do that, we have worked with an index of environmental quality that integrates traditional variables, such as the proportion of vegetation cover, with other significant elements of the urban landscape, such as the extension of built areas and vertical densification. For the development of the index we applied a Remote Sensing (RS) methodology combining digital orthophotos and altimetric parameters based on LIDAR (ALS), which allowed to measure the vertical dimension of the urban landscape becoming more realistic modeling of the effects of the built environment on environmental quality.

Orientador: Gilberto José Garcia / Banca: Sergio dos Anjos Ferreira Pinto / Banca: Arquimedes Peres Filho / Banca: Norberto Morales / Banca: Olavo Raymundo Junior / Resumo: Fotografia aérea NADIR é um conceito usado rotineiramente por geólogos e pesquisadores de vários campos de atividade. Filmagem aérea de baixa altitude, em perspectiva ou ortogonal, é um recurso muito acessível, pela qualidade e relação custo-benefício dos equipamentos digitais disponíveis, pela capacidade de processamento e facilidade de operação dos softwares e hardwares lançados no mercado e pelo custo da hora de vôo em aviões de pequeno porte. A visualização da organização das paisagens através de filmagens aéreas em perspectiva permite a construção de um banco de dados de fácil manuseio e fornece um ponto de vista complementar às informações derivadas de outras fontes. Os estudos e ações efetuados buscaram explorar essa técnica de registro de dados e testar seu potencial para compor material didático e transmitir informações específicas de interesse geológico. / Abstract: Vertical aerial videography is a commonly technique used by geologists and researchers from several fields of knowledge. Aerial videography of low altitude, in oblique viewing, is a resource not spread, but very accessible, by the quality of digital equipment available, by capacity and facility of software and hardware operation and by the low cost of flight hour in small planes. The terrain observation (imaging) and oblique visualization of landscape in TV language allow building data base, to promote discrimination of surface landforms and morphologic patterns with tectonic meanings, and supply an approach that supplement the information derived from other media. In this work the goal was to apply this technique of data register in low cost and complexity of data treatment, test its aptitude to compose the didactic material and transmit specific information from geological interest. / Doutor

O desenvolvimento de técnicas de sensoriamento remoto na avaliação da cultura da cana-de-açúcar tem grande importância para o poder público, empresas de melhoramento genético e agricultores, pois proporciona um melhor planejamento de políticas de mercado e otimiza a tomada de decisões. O comportamento espectral de dosséis vegetais reflete características importantes das culturas agrícolas quanto ao seu crescimento, vigor vegetativo e produção de biomassa. O objetivo desta pesquisa é determinar uma metodologia para discriminação de variedades, estimativa da produtividade agrícola da cana-de-açúcar e propriedades industriais importantes como Brixº, Pol % caldo, Pol % cana, Fibra %, Umidade %, Pureza %, Kg de ATR/Mg cana e Impureza %, pelo sensor orbital ETM+/LANDSAT 7. Sabe-se que as plantas e culturas de uma forma geral apresentam comportamentos espectrais e interações com a energia eletromagnética em determinadas bandas do espectro eletromagnético devido sua composição/estrutura e também ao efeito dos diversos fatores de produção (solo, clima e variedade). Dessa forma, levanta-se a hipótese de que é possível estabelecer relações entre as características espectrais da cultura de cana-de-açúcar e sua produtividade agrícola e industrial. Para tanto, foram escolhidas talhões de cana-de-açúcar localizadas na região de Paraguaçú Paulista, SP. As informações georeferenciadas de cada talhão foram dispostas num ambiente SIG pela montagem de um banco de dados. Foram selecionados talhões de variedades diferentes, porém com mesma data de plantio. Os talhões foram avaliados quanto aos dados espectrais das seis bandas do sensor e seis índices de vegetação, correlacionando-os com as variedades e com as informações das produtividades agroindustriais médias dos talhões. Concluiu-se que é possível caracterizar e estimar atributos da cultura da cana-de-açúcar através de sensor orbital ETM+/LANDSAT 7. O índice médio de acerto foi de 93,55 % na separação varietal. A observação das curvas espectrais orbitais auxilia na discriminação das variedades e a banda B4 mostrou ser a mais adequada. O gráfico de dispersão entre B4 e o GNDVI auxilia na separação destas variedades. Foram gerados modelos de regressão linear múltipla, visando selecionar variáveis com maior potencial para quantificar os atributos agroindustriais da cultura. Para a estimativa da produtividade agrícola (Mg/ha) obteve-se um coeficiente de determinação (R2) de 0,6935 e em média, 0,5807 para as características tecnológicas. Os atributos tecnológicos com melhores resultados na estimativa foram a Pol % caldo e a Umidade % com R2 de 0,7416 e 0,6397, respectivamente. O método de coleta das informações espectrais influiu nos resultados e, de maneira geral, o método das médias aritméticas dos pixels foi o mais adequado. A utilização de todas as bandas do sensor ETM+/LANDSAT 7 mostra-se importante na caracterização, discriminação varietal e estimativa de atributos da cultura da cana-deaçúcar. / The development of remote sensing techniques on the sugarcane crop evaluation has great importance for government agencies, breeding institutions and farmers, because it helps to attempt better planning of market politics and it optimizes the decision support systems. The spectral behavior of vegetation canopies reflects important characteristics of the agricultural crops as its growth, greenness and biomass production. The objective of this research is to develop a methodology for discrimination of sugarcane varieties and to estimate the crop agronomic yield and some important industrial properties like Brixº, Pol% juice, Pol% cane, Fiber %, Humidity %, Purity %, Kg of ATR/Mg of stalks and Impurity %, by the ETM+/LANDSAT 7 orbital sensor. It is known that plants and crops in general present spectral behaviors and interactions with the electromagnetic energy in certain bands of the electromagnetic spectra due to its composition/structure and also because the effect of the several production factors (soil, climate and variety). It gets up the hypothesis that is possible to establish relationships between the spectral characteristics of the sugarcane crop and its agronomic and industrial productivity. Then, it has been chosen sugarcane fields located in Paraguaçu Paulista County, western of São Paulo state, Brazil. The sugarcane fields data were georeferenced and settled into a GIS environment. Fields which possessed different varieties, however with the same planting date were selected. The fields were evaluated about their spectral data of the six sensor bands and six vegetation indexes, correlating with the varieties discrimination and with the fields average agro industrial yield. It has been concluded that is possible to characterize and to foresee attributes of the sugarcane crop through ETM+/LANDSAT 7 orbital sensor. The average accuracy found was 93,55% in the variety separation. The observation of the orbital spectral plots helps discriminating the sugarcane varieties and B4 appeared to be the most appropriate. The dispersion graphic between B4 and GNDVI also helps in sorting out these varieties. Multiple linear regression models were generated, aiming to select variables with high potential to quantify the crop agro industrial attributes mentioned previously. For the agronomic yield forecast (Mg/ha) it has been obtained 0,6935 of determination coefficient (R2) and a averageof 0,5807 for the technological characteristics. The technological attributes with better results in the forecast (R2) were Pol % juice and the humidity % with 0,7416 and 0,6397, respectively. The spectral data collection method of the spectral information influences on the results and, in a general way, the arithmetic mean of pixels method was the most appropriate. The application of all of ETM+/LANDSAT 7 was important on the sugarcane varieties characterization, discrimination and in the agro industrial yields forecasts.

Nuvens desempenham papel fundamental no balanço radiativo terrestre, e o conhecimento de suas propriedades micro e macrofísicas é importante para o estudo do clima global. O desenvolvimento de nuvens esta ligado à dinâmica da atmosfera, fluxos de energia térmica e radiativa à superfície, e também depende crucialmente do tamanho de seus hidrometeoros. Uma ferramenta importante para o estudo de hidrometeoros em nuvens de grande escala e o sensoriamento remoto por satélite, que representa uma alternativa para se estudar propriedades de nuvens em grandes escalas espaciais. No entanto, atualmente não há estudos para subsidiar análises de propriedades microfísicas de nuvens a partir de plataformas geoestacionárias. Neste trabalho foram comparados dois códigos de transferência radiativa amplamente utilizados pela comunidade científica, SBDART e libRadtran, em simulações considerando variações de propriedades atmosféricas, de superfície, macro e microfísicas de nuvens. Em seguida estudou-se a transferência radiativa em nuvens de água e gelo determinando o impacto simulado de diversas geometrias de iluminação e observação nas radiâncias medidas por sensoriamento remoto. Finalmente, foram desenvolvidas tabelas de referência para a determinação de tamanho de hidrometeoros em nuvens, para fases líquida e solida, a partir de radiâncias medidas por um sensor em satélite geoestacionário. As comparações entre SBDART e libRadtran mostram resultados sistematicamente subestimados pelo libRadtran. Em um céu sem nuvens a diferença entre as refletâncias calculadas em ambos os modelos é inferior a 4% quando consideradas variações em albedo de superfície e coluna de ozônio. Em um céu com nuvens a diferença entre os resultados dos modelos para comprimento de onda de 630 nm e intervalo visível (590 a 660 nm) pode chegar ate 18% para variações de profundidade óptica entre 0 e 20. Para profundidade óptica maior que 20 essas diferenças variam entre 4 e 9%, além de refletâncias constantes para o intervalo entre 3850 e 4000 nm e para comprimento de onda de 3900 nm. A divergência de resultados obtidos pelos dois modelos é atribuída a diferenças estruturais entre os códigos, uma vez que atualmente apenas o libRadtran apresenta atualizações periódicas pela comunidade científica. Assim, este modelo foi utilizado para a construção da tabela de referência simulando medidas de radiâncias em plataforma geoestacionária. A tabela construída compreende 86 valores de raios efetivos de hidrometeoros, variando entre 2 e 59m, com fases termodinâmicas de água e gelo, 16 valores de geometria de observação solar, 3 valores de âgulos de observação, 2 valores de azimute relativo, e condições fixas de profundidade óptica de nuvem de 50, conteúdo integrado de ozônio de 255 DU e 60mm de vapor d água. Essas condições foram escolhidas como representativas para a região Amazônica. Em um teste de aplicação direta da tabela de referência a medidas de radiância realizadas com satélite geoestacionário foram obtidos raios efetivos entre 2 e 30m para gotículas de água e até 24m para cristais de gelo. Os resultados obtidos neste trabalho poderão ser aplicados futuramente a medidas obtidas por plataformas geoestacionárias em estudos de tamanhos de hidrometeoros, tornando possível a análise de sua evolução temporal. / Clouds play a fundamental role in the terrestrial radiative balance, and knowledge of its micro and macrophysical properties is important for the study of global climate. Cloud development is linked to the dynamics of the atmosphere, thermal and radiative energy flows to the surface, and also depends crucially on the size of its hydrometeors. An important tool for the study of large-scale cloud hydrometeors is satellite remote sensing, which represents an alternative to study cloud properties at large spatial scales. However, there are currently no studies to support analyzes of microphysical properties of clouds from geostationary platforms. In this work, two radiative transfer codes widely used by the scientific community, SBDART and libRadtran, were compared in simulations considering variations of atmospheric, surface, macro and microphysical properties of clouds. Next, radiative transference was studied in water and ice clouds, determining the simulated impact of various lighting and observation geometries on radiances measured by remote sensing. Finally, look-up tables were developed for the determination of the size of hydrometeors in clouds, for liquid and solid phases, from radiances measured by a geostationary satellite sensor. The comparisons between SBDART and libRadtran show results systematically underestimated by the libRadtran. In a cloudless sky the difference between the reflectances calculated in both models is less than 4% when considering variations in surface albedo and ozone. In a clouded sky the difference between the model results for wavelengths of 630 nm and the visible range (590 to 660 nm) can reach up to 18% for optical depth variations between 0 and 20. For optical depths greater than 20, these differences range from 4 to 9%, in addition to constant reflections for the range of 3850 to 4000 nm and for a wavelength of 3900 nm. The divergence of results obtained by the two models is attributed to structural differences between the codes, since currently only the libRadtran presents periodic updates by the scientific community. Thus, this model was used for the construction of the reference table simulating measurements of radiances in geostationary platform. The constructed table comprises 86 values of effective radii of hydrometeors, ranging from 2 to 59m, with thermodynamic phases of water and ice, 14 values of geometry of solar observation, 3 values of angles of observation, 2 relative azimuth values, and fixed cloud optical depth conditions of 50, integrated ozone content of 255 DU and 60mm of water vapor. These conditions were chosen as representative for the Amazon region. In a test of direct application of the look-up table to measurements of radiance obtained with geostationary satelite we obtained effective radius up to between 2 and 30 for water droplets and up to 24 for ice crystals. The results obtained in this work can be applied in the future to measurements obtained by geostationary platforms in studies of sizes of hydrometeors, making possible the analysis of their temporal evolution.

O objetivo do presente estudo é avaliar a possibilidade de utilizar o sensoriamento remoto óptico e o sensoriamento remoto por microondas de modo complementar na estimativa de biomassa vegetal aérea em áreas de cerrado no estado de São Paulo. A metodologia proposta visa quantificar biomassa de forma não destrutiva, rápida e a baixo custo. O trabalho foi desenvolvido em uma área com remanescentes de cerrado ao Sudoeste do estado de São Paulo. Utilizaram-se imagens Índice de Vegetação Diferença Normalizada – IVDN e Índice de Vegetação Realçado - IVR, produzidas a partir de imagens do sensor Enhanced Thematic Mapper - ETM+ a bordo do satélite Landsat7 para estimar Índice de Área Foliar - IAF em áreas de vegetação aberta de cerrado. Também foi utilizada uma imagem de radar, banda L, do satélite Japanese Earth Resources Satellite - JERS-1. Os resultados de estimativa de IAF através de imagens IVDN e IVR não foram satisfatórios, devido à inadequabilidade da técnica de amostragem no campo para as áreas abertas. A estimativa de biomassa lenhosa aérea por imagens de radar forneceu resultados significativos. Estes resultados permitiram determinar uma equação que descreve o comportamento do sinal de radar em função da quantidade de biomassa lenhosa aérea em fisionomias florestais do bioma cerrado. Esta equação pode ser útil na estimativa de biomassa em outras áreas de cerrado. / The objective of this study is to evaluate the feasibility of using radar and optical remote sensing in a complementary way to estimate above ground vegetal biomass. Two non destructive, fast and low cost methodologies for biomass quantification of different physiognomies of cerrado were proposed. The work was carried out in an area with remnants of cerrado in the Southwest of São Paulo State. Normalized Difference Vegetation Index - NDVI and Enhanced Vegetation Index - EVI images from Enhanced Thematic Mapper ETM+ sensor on board of Landsat7 satellite were used to estimate Leaf Area Index - LAI in open cerrado areas. A L band radar image was also used for dense woody biomass estimation. The sampling technique used in the field shown to be unsuitable for the open physiognomies of cerrado. As a consequence, results of LAI estimation through IVDN and IVR images were not satisfactory. Aboveground woody biomass estimation through radar image yield significant results. Based on those data, as equation that describes the behavior of the of radar signal as a function of the amount of aboveground woody biomass in cerradão was found. This equation can be useful to estimate aboveground woody biomass in other cerrado areas.

A busca pelo aumento da produtividade e a difusão da agricultura de precisão trazem a necessidade cada vez maior de informações melhores e mais detalhadas, para isso o uso da tecnologia se torna mais comum e mais necessária. Uma das necessidades para um manuseio bovino com precisão é saber com detalhes o comportamento dos animais no campo, sendo um fator de análise a forma como eles se movimentam. Assim, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema de comunicação sem fio para coleta de dados referentes ao posicionamento global dos animais (Latitude e Longitude), provenientes de animais em ambiente aberto. O sistema foi desenvolvido utilizando a tecnologia de comunicação sem fio, baseado no protocolo ZigBee e tecnologia GPS (Global Positioning System). Foram desenvolvidos dois sistemas para testes, sendo um deles composto de nó coordenador e nó móvel, e outro sistema composto de um celular fora de uso com um aplicativo desenvolvido para sistema operacional Android. Ambos os sistemas efetuaram leituras das posições e deslocamento dos animais, o primeiro em tempo real e o segundo tendo os seus dados armazenados para uma avaliação posterior. Os resultados atenderam aos objetivos e mostraram-se satisfatórios, desta forma, pode-se concluir que o sistema de comunicação sem fio, responsável pela coleta dos dados, tem-se mostrado eficiente e com confiabilidade na transmissão dos dados. / The pursuit of increased productivity and the diffusion of precision agriculture brings the increasing need for better and more detailed information, for which the use of technology becomes more common and more necessary. One of the needs for accurate handling of cattle is to know in detail the behavior of the animals in the field, being a factor of analysis the way they move. Thus, the objective of this work is the development of a wireless communication system for collecting data from animals in an open environment. The system was developed using wireless communication technology, based on the ZigBee protocol and GPS (Global Positioning System) technology. Two systems were developed for testing, one being composed of coordinating node and mobile node and another system composed of a without use mobile phone with an application developed for Android. Both systems carried out readings of the positions and displacement of the animals, one being able to be evaluated in real time and another having their data stored for later evaluation. The results met the objectives and were satisfactory, so it can be concluded that the wireless communication system responsible for data collection has been shown to be efficient and reliable in data transmission.

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.