ESTUDO DA DINÂMICA ESPECTRAL E ANGULAR DA SOJA ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES (PROSAIL) E DADOS DOS SENSORES MODIS E HYPERION

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1 ESTUDO DA DINÂMICA ESPECTRAL E ANGULAR DA SOJA ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES (PROSAIL) E DADOS DOS SENSORES MODIS E HYPERION Fábio Marcelo Breunig São José dos Campos, SP, 14 de março de 2011 fabiobreunig@gmail.com

2 ROTEIRO INTRODUÇÃO HIPÓTESE DE TRABALHO OBJETIVOS METODOLOGIA RESULTADOS CONCLUSÕES Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 2

3 INTRODUÇÃO Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 3

4 A soja é uma das mais importantes commodities do Brasil. Com grande crescimento nas últimas décadas. 4

5 Por outro lado, verifica-se a necessidade de um acompanhamento contínuo dessas grandes áreas agrícolas. Sensoriamento Remoto Amplo campo de visada e apontamento lateral MODIS e Hyperion 5

6 Dia A B C D MODIS Dias A+B+ C+D Fonte: Adaptado de Barnsley et al., IJRS, v18, n9, p ,

7 MODIS EFEITOS DIRECIONAIS (visada de ±55 ) ILUMINAÇÃO e de VISADA Geometria de iluminação Geometria de visada Ângulo zenital de iluminação Ângulo zenital de visada Ângulo azimutal de iluminação Ângulo azimutal de visada 7

8 10

9 Os modelos de transferência radiativa podem falhar devido a falta de dados de entrada com qualidade (alta cobertura de nuvens, AZV>45º). Nesse contexto, os modelos empíricos são muito utilizados, apesar de sua validade local. NDVI EVI NDWI IAF 11

10 HIPÓTESE DE TRABALHO Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 12

11 Hipótese de trabalho Os efeitos de geometria de aquisição de dados afetam de forma diferenciada a determinação de índices de vegetação em função da sua formulação (grau de dependência das bandas); Consequentemente, a geração de produtos derivados desses índices (p.ex. IAF) também é afetada. 13

12 OBJETIVOS Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 14

13 Objetivo geral: Avaliar as implicações dos efeitos direcionais (iluminação e visada) sobre a reflectância de dosséis de soja (anos-safra e ) em distintos estádios de desenvolvimento com dados dos sensores MODIS/Terra e Hyperion/EO-1 e simulações com o modelo PROSAIL. 15

14 Objetivos específicos: avaliar os efeitos da geometria de iluminação e visada sobre o fator de reflectância bidirecional e sobre índices de vegetação da soja através do modelo de transferência radiativa PROSAIL; estudar as diferenças na dinâmica espectral-angular das principais variedades de soja em função dos estádios fenológicos, usando dados MODIS; estimar os impactos da geometria de visada do sensor MODIS sobre os índices de vegetação NDVI e EVI e sobre as estimativas empíricas de IAF; identificar os índices de vegetação menos afetados pelos efeitos de geometria de aquisição de dados; e avaliar o modelo empírico global do produto IAF MODIS comparando-o com um modelo empírico local. 16

15 METODOLOGIA Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 17

16 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 18

17 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 19

18 ÁREA DE ESTUDO 20

19 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 21

20 AQUISIÇÃO DOS DADOS Dados agronômicos Imagens MODIS Imagens Hyperion 22

21 PRÉ-PROCESSAMENTO Análises diversas IMAGENS MODIS IMAGENS HYPERION Dados de Precipitação Cálculo dos IVs Extração dos dados Definição dos ROIs Correção geométrica Eliminação de ruídos Correção atmosférica 23

22 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 24

23 Simulação com o modelo PROSAIL PROSAIL Ajuste dos parâmetros bioquímicos e biofísicos fixos Ajuste dos parâmetros biofísicos e geométricos dinâmicos Comparação do FRB simulado com a reflectância Hyperion Ruim Avaliação do ajuste Bom 25

24 Simulação com o modelo PROSAIL Bom Avaliação dos espectros do FRB em função do AZV Avaliação dos espectros do FRB em função do AZS Avaliação dos IVs em função do AZV e AZS Comparação do FRB simulado com o MODIS para variedades de soja 26

25 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 27

26 Avaliação dos efeitos da geometria de visada no FRB MODIS Impacto do AZV sobre o FRB de variedades de soja MODIS Impacto do AZV sobre o IVs de variedades de soja Avaliação temporal dos efeitos do AZV sobre o FRB e VIs Análise da sensibilidade dos IVs ao AZV Avaliação das faixas de maior influência do AZV MODIS Determinação do IV menos sensível ao AZV 28

27 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 29

28 Efeito da geometria de visada e iluminação sobre as estimativas de IAF Estimativa de IAF com dados MODIS Avaliação da qualidade do produto IAF MODIS Avaliação do modelo empírico global MODIS Elaboração de um modelo empírico local Estimativa do IAF em função dos efeitos direcionais Espacialização dos dados estimados Avaliação temporal das estimativas de IAF Comparação entre os modelos empíricos 30

29 Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 31

30 Integração dos resultados do efeito da geometria de visada e iluminação sobre o FRB Etapa de integração dos dados FRB do PROSAIL FRB do MODIS Dados de reflectância Índices de vegetação Efeito do ângulo zenital solar (AZS) Efeito do ângulo zenital de visada (AZV) Efeito do ângulo azimutal relativo (AAR) Estimativa de parâmetros biofísicos 32

31 RESULTADOS Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 33

32 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 34

33 Reflectância da variedade Perdiz (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Espectro HYPERION vs. PROSAIL Visivel IVP Borda vermelha Perdiz simulada Perdiz Hyperion Infravermelho de ondas curtas Comprimento de onda (nm) Cab Car Cbrown Cw Cm N lai angl psoil skyl hspot ihot tts tto psi 35

34 Reflectância simulada (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL e o IAF IAF = 0,01 IAF = 0,1 IAF = 0,3 IAF = 0,5 IAF = 1 IAF = 3 IAF = 5 IAF = Comprimento de onda (nm) 36

35 Reflectância simulada (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL e o DAF DAF = 00 DAF = 10 DAF = 20 DAF = 30 DAF = 40 DAF = 50 DAF = 60 DAF = 70 DAF = 80 DAF = Comprimento de onda (nm) 37

36 PROSAIL - AAR Banda do VERMELHO 38

37 PROSAIL - AAR Banda do IVP 39

38 ANIF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL - AZV 1,8 1,6 1,4 NADIR AZV Espalhamento frontal AZS = 30 Sol Azul (466 nm) para AZS = 30 AZV Retroespalhamento Banda do AZUL IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = Plano principal de espalhamento 0 1,2-45 1,0 0,8 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 41

39 ANIF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL - AZV 1,8 1,6 1,4 NADIR AZV Espalhamento frontal AZS = 30 Sol Vermelho (660 nm) para AZS = 30 AZV Retroespalhamento Banda do VERMELHO IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = 5 1, Plano principal de espalhamento ,0 0,8 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 42

40 ANIF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL - AZV 1,8 1,6 NADIR AZV Espalhamento frontal AZS = 30 Sol IVP (860 nm) para AZS = 30 AZV Retroespalhamento Banda do IVP IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = 5 1,4 45 1, Plano principal de espalhamento ,0 0,8 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 43

41 Ângulo Zenital Solar (Graus) Reflectância (%) Ângulo Zenital Solar (Graus) Reflectância (%) Ângulo Zenital Solar (Graus) Ângulo Zenital Solar (Graus) Ângulo Zenital Solar (Graus) Reflectância (%) Reflectância (%) Reflectância (%) Ângulo Zenital Solar (Graus) Reflectância (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL AZV vs. AZS 60 Reflectância da banda do Azul (466 nm) (a) 60 Reflectância da banda do Verde (553 nm) (b) AZUL VERDE Ângulo Zenital de Visada (Graus) Ângulo Zenital de Visada (Graus) Reflectância da banda do vermelho (660 nm) 60 (c) 60 PROSAIL AZS Reflectância da banda do IVP (860 nm) O efeito do ângulo 4zenital solar (AZS) sobre a reflectância -40 foi 2 similar -40 ao efeito 50 do ângulo zenital de visada (AZV) Ângulo Zenital de Visada (Graus) Ângulo Zenital de Visada (Graus) VERMELHO (d) 80 IVP 60 Reflectância da banda do SWIR (1240 nm) (e) 60 Reflectância da banda do SWIR (2120 nm) (f) SWIR 1240 nm SWIR 2120 nm Ângulo Zenital de Visada (Graus) Ângulo Zenital de Visada (Graus) Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 44

42 Efeito do AZV sobre os índices de vegetação Resultado das simulações do PROSAIL Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 48

43 ANIF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL - IVs 1,2 1, AZV Espalhamento frontal -10 NADIR 10 Sol AZS = 30 AZV Retroespalhamento NDVI para AZS = 30 NDVI IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = Plano principal de espalhamento ,0 0,9 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 49

44 ANIF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL - IVs 1,2 1, AZV Espalhamento frontal -10 NADIR 10 Sol AZS = 30 AZV Retroespalhamento EVI para AZS = 30 EVI IAF 1 IAF 2 IAF 3 IAF Plano principal de espalhamento ,0 0,9 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 50

45 PROSAIL (a) - IVs 1,2 1,1 IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = 5 GNDVI para AZS = 30 GNDVI NADIR Sol AZS = (b) 1,2 1,1 IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = 5 EVI-2 para AZS = 30 EVI Plano principal de espalhamento 0 1,0-45 1,0 0,9 0,9 0, (c) 1,2 1,1 Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) NDWI 1640 para AZS = 30 NDWI 1640 nm 0, Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) (d) 1,2 1,1 NDWI 2120 para AZS = 30 NDWI 2120 nm 1,0 1,0 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,6 IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 0,7 0,6 IAF = 1 IAF = 2 IAF = 3 IAF = Ângulo Zenital de Visada - AZV (Graus) 51

46 Comparação entre os espectros PROSAIL vs. MODIS Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 52

47 FRB (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL vs. MODIS MODIS vs PROSAIL (variedade Perdiz - Fazenda Tabarana) 33 DAP MODIS 6/12/2005 MODIS 8/12/2005 PROSAIL 6/12/2005 PROSAIL 8/12/ Comprimento de onda (nm) 53

48 FRB (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões PROSAIL vs. MODIS MODIS vs PROSAIL (variedade Perdiz - Fazenda Tabarana) MODIS 5/2/2005 MODIS 6/2/2005 PROSAIL 5/2/2005 PROSAIL 6/2/ DAP Comprimento de onda (nm) 54

49 Das simulações no PROSAIL para análise das imagens do MODIS Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 55

50 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 56

51 Reflectância no IVP nm (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS Reflectância 80 IAF alto Retroespalhamento R 2 = 0.84 n = 384 RMSE = Efeitos direcionais IAF baixo Todos os dados R 2 = 0.56 n = 652 RMSE = Todas as variedades e estádios fenológicos 20 0 Esp. Frontal R 2 = 0.87 n = 268 RMSE = Predominância de solo exposto Reflectância no vermelho nm (%) 58

52 Reflectância (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS Reflectância Efeitos direcionais 21/12/ /12/ /01/ /01/ PERDIZ Comprimento de onda (nm) 59

53 Reflectância (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS Reflectância Efeitos da fenologia 21/12/ /12/ /01/ /01/ MONSOY Comprimento de onda (nm) 60

54 Reflectância do vermelho MODIS (%) ( nm) Período de plantio Período de colheita Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS Reflectância Banda do Vermelho Retroepalhamento Espalhamento frontal PERDIZ /11/ /12/ /01/ /03/2006

55 Reflectância IVP MODIS (%) ( nm) Período de plantio Período de colheita Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS Reflectância 75 Banda do IVP PERDIZ Retroespalhamento Espalhamento frontal 05/11/ /12/ /01/ /03/2006

56 NDVI Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs 0,8 0,7 0,6 Retroespalhamento Esp. Frontal 32 dias 48 dias NDVI 100 dias 0,5 0,4 Solo exposto 23 dias 102 dias 0,3 0,2 01/12/ /01/2005 Data 23/02/2005 EMGOPA 06/04/

57 NDVI do espalhamento frontal Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs 1,0 NDVI 0,8 0,6 Ângulo de visada MODIS 0-25 (n = 57) (n = 56) (n = 59) 0,4 0,2 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 NDVI do retroespalhamento 64

58 EMGOPA Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs (a) (b) (c) 21/02/2005 (NDVI retroepalhamento) 22/02/2005 (NDVI Esp. Frontal) NDVI Diferença do NDVI Frontal menus Retroespalhamento) Valores de NDVI Escala 0 2 km Diferença do NDVI

59 NDVI Período de plantio Período de colheita Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs 1,0 NDVI 0,8 0,6 0,4 0,2 PERDIZ Retroespalhamento Espalhamento frontal 05/11/ /12/ /01/ /03/2006

60 EVI Período de plantio Período de colheita Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs EVI 1,2 0,9 0,6 PERDIZ 0,3 EVI Retroespalhamento EVI Esp. Frontal 0,0 05/11/ /12/ /01/ /03/2006

61 Reflectância do IVP MODIS (%) EVI Período de plantio Período de colheita Reflectância IVP MODIS (%) ( nm) Período de plantio Período de colheita Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS 100 IVs y = 49,61*b + 15, R 2 = 0,89 n = 571 RMSE = 4, EVI Retroespalhamento Espalhamento frontal 40 05/11/ /12/ /01/ /03/2006 1,2 20 0,9 0, ,3 EVI Retroespalhamento EVI Esp. Frontal 0,0 05/11/ /12/ /01/ /03/2006 EVI 68

62 (VI FW -VI BW )/(VI FW +VI BW ) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs 0,10 Normalização dos IVs 0,05 0,00 NDVI EVI -0,05 NDWI 1640 NDWI ,10 December 21, 2005 January 24,

63 Frequency (%) Frequência (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões MODIS IVs Normalização dos IVs e 8 de dezembro de e 6 de fevereiro de e 22 de dezembro de e 24 de janeiro de NDVI EVI NDWI 1640 NDWI 2120 NDVI EVI NDWI 1640 NDWI

64 Avaliação do efeito do AZV sobre as estimativas de IAF Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 71

65 Fluxo geral do desenvolvimento da Tese Seleção da área de estudo Aquisição dos dados agronômicos e imagens de satélite Influência da geometria de iluminação/visada sobre a reflectância e os IVs com o PROSAIL Efeitos da geometria de visada sobre a reflectância e IVs (NDVI e EVI), com dados MODIS Efeitos da geometria de visada sobre o IAF da soja com dados MODIS e PROSAIL Análise e integração dos resultados no contexto dos estudos de soja do sensoriamento remoto no Brasil 72

66 Frequência dos pixels de IAF estimados pelo algoritmo de backup MODIS (%) Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Avaliação do modelo RT MODIS para estimar o IAF Out. Nov. Dez. Jan. Fev. Mar. Mês 73

67 NDVI Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Avaliação do modelo RT MODIS para estimar o IAF 1,0 0,8 Faixa crítica 0,6 0,4 0,2 0,0 Modelo empírico "local" Modelo empírico "global" IAF 74

68 IAF mod. empírico "local" Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Modelo empírico LOCAL Modelo empírico GLOBAL y= x R 2 =0.91 RMSE=0.42 n=1344 (a) IAF do algoritmo de Backup IAF mod. empírico "Global"8 y= x R 2 =0.87 RMSE=0.98 n=1344 (b) IAF do algoritmo de Backup 75

69 Estimativas de IAF Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Impacto dos efeitos direcionais na estimativa de IAF Retoesp. "Global" Esp. Frontal "Global" Retroesp. "Local" Esp. Frontal "Local" 48 dias EMGOPA Solo exposto 32 dias 23 dias 100 dias 0 01/12/ /01/ /02/2005 Data 102 dias 06/04/

70 EMGOPA Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Impacto dos efeitos direcionais na estimativa de IAF (a) IAF do retroespalhamento (21/02/2005) Modelo empírico "Global" (b) IAF do Esp. Frontal (22/02/2005) Modelo empírico "Global" Escala Estimativas de IAF km

71 EMGOPA Introdução Hipótese Objetivo Metodologia Resultados Conclusões Impacto dos efeitos direcionais na estimativa de IAF (a) Diferença de IAF Frontal menos Retroesp.) Modelo empírico "Global" (b) Diferença de IAF Frontal menos Retroesp.) Modelo empírico "Local" Escala Diferenças de IAF km

72 CONCLUSÕES Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 79

73 A reflectância na direção do retroespalhamento sempre foi mais que na direção do espalhamento frontal. Para dosséis fechados, os efeitos direcionais provocaram maiores diferenças na reflectância (IVP). Por outro lado, quando o dossel ainda não esta fechado, as variações devido a fenologia são mais significativas. O AAR (simulado ) apresentou maior influência na direção do retroespalhamento e ângulos azimutais relativos próximos a zero (- 25º a +25º). Considerando os resultados do PROSAIL, os AZV e AZS apresentaram maiores variações no ponto de hot spot. 80

74 Com base nas simulações, o NDVI e o GNDVI foram índices de vegetação que apresentaram a menor dependência dos efeitos das geometria de iluminação e visada. A medida que o IAF aumenta, os efeitos direcionais são amenizados, considerando o NDVI e o GNDVI. Os valores do NDVI na direção do espalhamento frontal foram maiores do que os valores calculados para a direção do retroespalhamento, ocorrendo o contrário para o EVI. 81

75 A avaliação das faixas de ângulo de visada do MODIS mostrou que para AZV inferiores a 25º as diferenças no NDVI calculado para direções opostas e dias consecutivos não foram significativas. Para AZV superiores a 25 os resultados mostram diferenças estatisticamente significativas. Paralelamente ao estudos, foi verificada a presença de ruído na banda cinco do MODIS, o que tornou inviável o seu uso para o cálculo do NDWI. O algoritmo principal do MODIS (RT) utilizado para gerar as estimativas de IAF gradualmente falhou com o desenvolvimento da soja nos dois anos-safra estudados. 82

76 Considerando as composições 8-dias do produto IAF (MOD15A2), verificou-se a predominância de pixels estimados com base em imagens do espalhamento frontal. O impacto dos efeitos direcionais sobre as estimativas de IAF derivados da relação entre NDVI e IAF foi maior exatamente no pico de desenvolvimento da soja. Para um determinado estádio fenológico as diferenças do NDVI atingiram valores de até 0,13, considerando imagens do espalhamento frontal menos as do retroespalhamento (dias consecutivos). 83

77 Quando o NDVI foi utilizado para estimar o IAF através de um modelo empírico global, variações do IAF estimado de até 3,2 foram encontradas para a variedade Emgopa. Com o modelo empírico local, derivado da relação entre NDVI e IAF estimado pelo algoritmo principal do MODIS, as diferenças máximas foram reduzidas para valores de IAF de até 1,5. Verificou-se que as maiores variações nas estimativas de IAF ocorrem no intervalo de NDVI entre 0,70 e 0,85. Apesar do melhor resultado atingido pelo modelo empírico local em detrimento do modelo empírico global, os efeitos direcionais ainda foram significativos e devem ser considerados. 84

78 Em síntese, a pesquisa mostrou a importância dos efeitos da geometria de iluminação e de visada nos estudos que fazem uso de imagens de satélite com amplo campo de visada ou do apontamento lateral. Para determinadas regiões e períodos de imageamento, uma maior resolução temporal não implica necessariamente em uma boa qualidade dos produtos (p.ex. IAF do MODIS para a soja no Brasil). Novos estudos são necessários, principalmente para avaliar modelos físicos no contexto dos efeitos da geometria de iluminação e de visada. 85

79 AGRADECIMENTOS Fonte: Adaptado de Non Sense filmes 86

80 87

81 88

82 Muito obrigado ESTUDO DA DINÂMICA ESPECTRAL E ANGULAR DA SOJA ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES (PROSAIL) E DADOS DOS SENSORES MODIS E HYPERION São José dos Campos, SP, 14 de março de 2011 Fonte: Adaptado de Non Sense filmes

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