Técnicas de interpretação de espectros de reflectância. Aula 5 Professor Waterloo Pereira Filho Docentes orientados: Daniela Barbieri Felipe Correa

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1 Técnicas de interpretação de espectros de reflectância Aula 5 Professor Waterloo Pereira Filho Docentes orientados: Daniela Barbieri Felipe Correa

2 Análise estatística entre dados espectrais Em estudos de sensoriamento remoto utilizam-se diferentes técnicas que visam complementar informações ou permitir análises mais confiáveis. Nesse sentido, ocorre a busca por procedimentos e métodos estatísticos que possam auxiliar na interpretação e comparações entre dados de sensoriamento remoto, principalmente por meio de análises estatísticas (RUDORFF, 2007).

3 Técnicas de análise de informações em espectros de reflectância Análise derivativa Remoção do contínuo Razão de bandas

4 Análise Derivativa O método da análise derivativa compreende o realce de feições que se destacam na assinatura espectral de um alvo, tanto em picos de reflectância como bandas de absorção. Essa técnica calcula uma taxa de mudança da reflectância em relação taxa de variação em relação ao comprimento de onda.

5 Em espectros de reflectância da água serve para... PRIMEIRA DERIVADA Remove o sinal de reflectância da superfície da água, facilitando a detecção de sedimentos em suspensão SEGUNDA DERIVADA Remove o efeito espectral das partículas inorgânicas em suspensão, mantendo nos dados apenas a informação associada à presença da clorofila Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais INPE (2008)

6 Análise derivativa: Aplicações As aplicações iniciais, em SR, foram em pesquisa com corpos de água: Estudo da concentração dos constituinte de lagos de água doce; Correção de efeitos atmosféricos; Estimativa de concentração de sedimento em suspensão. Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais INPE (2008)

7 A Derivada evidenciou locais que na curva original não eram visíveis. Fonte: TRENTIN, 2009.

8 Análise de espectros através da técnica de Remoção do Contínuo A identificação do contínuo espectral é feita a partir da ligação dos pontos de máxima refletância do espectro. ( m) Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais INPE (2008)

9 Fonte: TRENTIN,2009.

10 A técnica de remoção do contínuo foi proposta por Clark e Rough (1984) e consiste em remover as feições contínuas dos espectros. O contínuo é representado por uma função matemática utilizada para isolar bandas de absorção particulares dos espectros de reflectância além de acentuar as feições. CR Original contínuo CR contínuo Fator de reflectância direcional cônico com o contínuo removido Fator de reflectância direcional cônico original Original Espectro do contínuo

11 Para se obter a profundidade de banda, utiliza-se a equação: P d ( 1 CR ) Pd CR Profundidade de banda Fator de reflectância direcional cônico com o contínuo removido

12 Então... Sua aplicação é importante na remoção do sinal causado por outras substâncias presentes na amostra que não estão sendo estudadas. De acordo com kruse et al. (1993), a identificação do contínuo é feita a partir da ligação dos pontos de máxima reflectância do espectro. A remoção é realizada por meio de divisão dentro do espectro para normalizar as bandas de absorção em uma referência comum. Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais INPE (2008)

13 Razão de bandas A operação matemática Razão entre Bandas permite discriminar sutis diferenças existentes no comportamento espectral de diferentes alvos, pois em bandas originais apenas diferenças grosseiras são observadas (ARAÚJO, 2010) Assim, observando o comportamento espectral dos alvos de interesse, para a aplicação da razão, as bandas são selecionadas visando seus valores máximos e mínimos de reflectância, afim de que se expressem os gradientes da curva espectral dos objetos de interesse, proporcionando o realce destes alvos (Sestini, 1999).

14 Reflectância Reflectância do Reservatório Passo Real - 9 e 10/06/2010 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Comprimento de onda (nm) PR 01 PR 02 PR 03 PR 04 PR 05 PR 06 PR 07 PR 08 PR 09 PR 10 PR 11 PR 12 PR 13 PR 14 PR 15 PR 16 PR 17 PR 18 PR 19 PR 20 PR 21 PR 22 PR 23 PR 24 PR 25 PR 26 PR 27 PR 28 PR 29 PR 30 PR 31

15 Razão entre Bandas 4/5-4/2-4/7 (RGB) (ARAÚJO, 2010) Na Figura, foi usada a Razão entre Bandas, onde a banda 4 passa por numerador em todas as composições RGB, e as bandas 5, 2 e 7 atuam como denominadores, ficando a composição: 4/5 4/2 4/7, todas do satélite Landsat 7.

16 Nesta imagem, fica bem nítida a área de pastagens pois as mesmas assumem a cor verde, o que contrasta bastante com a mata Atlântica, que aqui se apresenta em tom rosado. A área urbana nesta composição se confunde muito com a área de pastagem, pois ambas assumem a cor verde, porém a área urbana possui uma tonalidade de verde pouco mais escura. A rodovia BR 101, e também as estradas vicinais, ficam bem nítidas. Com este arranjo de composição, a água apresentou como resposta espectral, a cor mais avermelhada. (ARAÚJO, 2010)

17 Razão entre Bandas 5/3-7/4-4/2 (RGB) (ARAÚJO, 2010)

18 Nesta composição, foi possível destacar toda a malha urbana, pois as mesmas assumiram uma coloração verde florescente, se destacando de qualquer outro objeto na imagem. A rodovia BR 101 fica bem fácil de localizar, devido à coloração preta. Esta composição realçou os pontos mais altos da serra do Mar e as zonas de pastagens que assumiram como coloração um matiz do marrom e também as rochas em amarelo. (ARAÚJO, 2010)

19 Razão entre Bandas 7/4-5/3-4/2 (RGB) (ARAÚJO, 2010)

20 Com esta razão nota-se, a possibilidade em se destacar inúmeros alvos ao mesmo tempo. A rodovia BR 101 está bem diferenciada, sendo seu traçado, perceptível mesmo dentro da área urbana. A rede de drenagem é ressaltada, assumindo uma coloração escura, sendo bem visível na parte superior esquerda da imagem. as regiões de pastagens são diferenciadas das rochas aflorantes, sendo estas em amarelo e as pastagens em matiz do marrom e as áreas urbanas estão em vermelho, dando para distinguir cada um destes alvos separadamente. (ARAÚJO, 2010)

21 Razão entre Bandas 4/1-3/2-5/3 (RGB) (ARAÚJO, 2010)

22 A rede de drenagem da região esta bem exposta, podendo ser traçadas com facilidade. As regiões urbanas e de pastagem apresentam uma resposta espectral em matizes do verde, porém, as pastagens apresentam um tom mais claro do verde, enquanto que os aglomerados urbanos apresentam-se em verde florescente, podendo assim, serem diferenciados entre si, mas sem muita confiabilidade. As rochas apresentam uma tonalidade do azul, também não muito visível, mas a morfologia da região fica bem destacada, tornando possível um estudo geomorfológico aprofundado. (ARAÚJO, 2010)

23 Referências Bibliográficas ARAUJO, T. P.; MELLO, F.M.; Processamento digital de Imagens Digitais Razão entre bandas. São Paulo, UNESP, Geociências, v. 29, n. 1, p , 2010 BREUNIG, F. M. et al. Análise das propriedades óticas do reservatório Rodolfo Costa e Silva - Itaara, RS, Brasil, utilizando dados espectrais de campo e imagens orbitais multiespectrais. Revista Ambiente e Água, v. 2, n.2, p CLARK, R.N.; ROUSH, T.L. Reflectance spectroscopy: quantitative analysis techniques for remote sensing applications. Journal of Geophysical Research. v. 89, n. B7, p , July 10, CORAZZA, R. Comportamento espectral do reservatório da Usina Hidrelétrica Dona Francisca-RS P. Dissertação (Mestrado em Geografia) Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Kruse, F. IMAGING SPECTROMETER DATA ANALYSIS - A TUTORIAL, 1993, Disponível em : < Acesso em: 16 de out

24 RUDORFF, C. de M. et. al.. Análise derivativa de dados hiperespectrais medidos em nível de campo e orbital para caracterizar a composição de águas opticamente complexas na Amazônia. Acta Amazônica. v 37, n 2, p CALLEGARI-JACQUES, S. M. Bioestatística: princípios e aplicações. Porto Alegre: Artmed, LONDE, L. R. et al. Análise quantitativa do comportamento espectral da clorofila-a no reservatório de Salto Grande (SP). In: SIMPÓSIO REGIONAL DE GEOPROCESSAMENTO E SENSORIAMENTO REMOTO, 3., 2006, Aracajú. Anais TRENTIN, A. B. Sensoriamento remoto aplicado ao estudo do comportamento espectral da água no reservatório Passo Real RS p. Dissertação (Mestrado em Geografia) Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, SESTINI, M.F. Variáveis geomorfológicas no estudo de deslizamentos em Caraguatatuba SP utilizando imagens TM-LANDSAT e SIG. São José dos Campos, p. Dissertação (Mestrado) Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / INPE. Métodos de análise de dados hiperespectrais INPE (2008)

25 Questões 1 - Quais as vantagens da razão de banda sobre os espectros originais na interpretação de espectros de reflectância? 2 - Que informações são destacadas com o uso da análise derivativa em espectros de reflectância? 3 - Que informações são destacadas com o uso da remoção do contínuo em SR?

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