Fenômenos naturais e suas implicações no sensoriamento remoto de águas superficiais

Abstract

Resumo: A alteração na irradiância da radiação captada pelos sensores orbitais, ocasionada pelas características inerentes aos corpos d'água e da atmosfera é um obstáculo considerável para a acurácia das informações extraídas a partir desses dados. Essa dissertação teve como objetivo analisar os fenômenos que podem comprometer as informações orbitais obtidas pelo sensor orbital passivo MSI da missão Sentinel-2 sobre um corpo d'água, através de um estudo de caso sobre o reservatório de Jupiá localizado no rio Paraná, entre os estados de São Paulo e Mato Grosso do Sul. Foi criada uma base de dados de reflectâcia dos diversos fenômenos identificados, através da coleta de amostras numa série histórica de imagens sobre o reservatório. Os fenômenos foram todos analisados separadamente a partir das suas distribuições, e a base de dados foi comparada com imagens diferentes. Além disso, foi testado o quanto os fenômenos mais relevantes podem afetar a correção atmosférica e os resultados de algoritmos bio-óticos. Foi identificado que o brilho do Sol, o vapor na atmosfera, as macrófitas aquáticas na água e as sombras de nuvens são os fenômenos que alteram de forma mais significativa os valores de reflectância das águas claras. Os resultados mostram as diferenças inerentes a cada algoritmo, remontando às aproximações diferentes utilizadas nas correções atmosféricas e extração das propriedades inerentes/aparentes da água. Palavras-chave: Sensoriamento Remoto. Transferência de Radiação. Modelos bio-óticos. Correção Atmosférica. Base de dados Espectral.

Abstract: The change in the irradiance of the radiation captured by orbital sensors, caused by the characteristics inherent to water bodies and the atmosphere is a considerable obstacle to the accuracy of the information extracted from these data. This dissertation aimed to analyze the phenomena that may compromise the orbital information obtained by the passive orbital sensor MSI aboard the Sentinel-2 mission on a water body, through a case study on the Jupiá reservoir located on the Paraná River, between the states of São Paulo and Mato Grosso do Sul. A reflectance database was created for every identified phenomenon, through the collection of samples in a historical series of images containing the reservoir. The phenomena were all analyzed separately for their distributions, and the database was compared with separate images. In addition, it was tested how much the most relevant phenomena can affect different atmospheric correction and bio-optical algorithms. It was identified that the sunglint effect, vapor in the atmosphere, aquatic macrophytes in the water and cloud shadows are the phenomena that most significantly alter the reflectance values of clear water. Keywords: Remote Sensing. Radiative Transfer. Bio-optical models. Atmospheric correction.