CHARACTERIZATION OF THE AGRICULTURE OCCUPATION IN THE CERRADO BIOME USING MODIS TIME-SERIES

Abstract

ABSTRACT.This paper aims to characterize the agriculture expansion in the Cerrado biome using time-series data of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor. The study area is the municipality of Luís Eduardo Magalhães (Bahia State, Brazil), with recent growth of agribusiness. The methodology can be subdivided into the following steps: 1) noise reduction, 2) endmembers identiï¬cation, and 3) mixing linear analysis. In the noise reduction was applied the following procedures: 1) moving median ï¬lter; 2) Minimum Noise Fraction (MNF) transformation, and 3) Inverse MNF transformation. The results provided a signiï¬cant noise reduction, besides eliminating the atmospheric interferences. Three endmembers were identiï¬ed: 1) Natural Vegetation; 2) Agriculture; 3) Change Areas (conversion). We used the linear mixture analysis with the selected endmembers to generate fraction images. These images evidenced the agriculture expansion from west to east. These methods overcame the spatial resolution restrictions and evidenced the potential for discriminating the phenology of growing agricultural crops.

Keywords: agriculture expansion, cerrado, time-series, MODIS, change detection.

RESUMO. O artigo objetiva caracterizar a expansão agrícola no bioma Cerrado utilizando dados de séries temporais do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). A área de estudo é o município de Luís Eduardo Magalhães (Bahia), com recente crescimento do agronegócio. A metodologia pode ser subdividida nas seguintes etapas: (a) redução do ruído, (b) identiï¬cação dos membros ï¬nais, e (c) análise linear de mistura. Na redução do ruído foram aplicados os seguintes procedimentos: (a) ï¬ltro de mediana, (b) transformação Minimum Noise Fraction (MNF), e (c) transformação inversa MNF. Os resultados proporcionaram uma redução signiï¬cativa dos ruídos, além da eliminação de interferências atmosféricas. Três membros ï¬nais foram identiï¬cados: 1) Vegetação Natural; 2) Agricultura; 3) Área de Mudança (Conversão). Foi usada a análise de mistura linear com os membros ï¬nais selecionados para gerar as imagens de fração. Estas imagens evidenciaram a expansão agrícola partindo de oeste para leste. Os métodos apresentados proporcionaram a superação da limitação da resolução espacial e evidenciaram um potencial de discriminação da fenologia de cultivos agrícolas.

Palavras-chave: expansão agrícola, cerrado, séries temporais, MODIS, detecção de mudança.