Gerando Índices de Vegetação

A geração de Índices de Vegetação vem sendo um recurso muito utilizado por usuários dos mais diferentes níveis, no entanto é preciso estar atento aos procedimentos metodológicos empregados para a geração do resultado final.

No processamento de imagens digitais para a produção de classificações por pixels, a caracterização espectral de um determinado objeto, ou seja, a leitura da forma como a radiação eletromagnética é recebida e emitida, é um elemento essencial para consistência dos estudos de monitoramento.

[…] o fluxo de radiação refletido por um determinado objeto ou superfície não só apresenta características espectrais definidas pelas propriedades físico-químicas, como também características geométricas específicas da incidência e da reflexão da radiação, uma vez que a maioria das superfícies dos recursos naturais não é isotrópica. Dizemos, portanto, que os fatores de reflectância podem ser bidirecionais quando existem duas geometrias envolvidas no processo de interação entre a radiação eletromagnética e uma dada superfície de um recurso natural: uma caracterizada pelos ângulos zenital e azimutal da foto (geometria de incidência) e outra caracterizada pelos ângulos zenital e azimutal do sensor (geometria de visada). […]
Existe também o fator de reflectância direcional-hemisférica, que é determinado mediante a iluminação direcional […] e a coleta da radiação eletromagnética refletida mediante a utilização das chamadas esferas integradoras. (PONZONI, SHIMANUKURO E KUPLICH, 2012, p. 23-24)

A ação de agentes interferentes na trajetória da radiação é uma condição que, portanto, tornaria a intensidade do sinal captado variável para o mesmo objeto em datas distintas mesmo que este não passasse por mudanças. Assim sendo, é necessário que se entendam as “caracterizações espectrais de objetos específicos e suas relações com parâmetros geo e/ou biofísicos” (PONZONI et al., 2014, p. 2).

Este acerto se dá pela retificação radiométrica que nada mais é “do que o ajuste das radiâncias contidas nas imagens, obtidas em diferentes datas de passagem do satélite, para similares condições atmosféricas, tendo como referência uma dessas passagens.” (MOREIRA, 2007, p. 277)
Para Ponzoni , Shimanukuro e Kuplich (2012, p. 22) “a reflectância é uma propriedade de um determinado objeto de refletir a radiação eletromagnética sobre ele incidente e é expressa por meio dos chamados fatores de reflectância (ρ)”. Estas informações adquiridas pela reflectância tornam possível distinguir os alvos/objetos imageados.

[…] a reflectância de um objeto expressa uma quantidade relativa de radiação eletromagnética que é refletida por esse objeto. Assim, um objeto que apresenta valores elevados de reflectância em uma determinada faixa espectral deverá apresentar níveis de cinza igualmente elevados em uma imagem adquirida por um sensor eletro-óptico colocado a bordo de um avião ou satélite na banda espectral correspondente. Portanto, espera-se que os valores de radiância medidos nessa banda sejam elevados e que uma vez discretizados em uma escala de níveis de cinza, seja esta de 8 bits (256 níveis de cinza) ou de 16 bits (65.536 níveis de cinza), produzam um padrão “claro” dessa objeto na imagem da banda. (PONZONI, SHIMANUKURO E KUPLICH, 2012, p. 47)

Ela é inferida por meio de cálculo destes fatores que relacionam a intensidade de radiação refletida com a intensidade de radiação incidente, em duas etapas. A primeira consiste na conversão dos números digitais (ND) para valores de radiância, conforme equação 1, e em seguida os valores de radiância são convertidos para reflectância, conforme equação 2.

Fonte: Própria autora.

Onde: 𝐿𝜆 é o valor da radiância espectral na banda 𝜆, 𝐿MAX 𝑒 𝐿MIN respectivamente o mínimo e o máximo da radiância na banda, 𝑄calmax 𝑒 𝑄calmin o nível máximo e mínimo de nível digital da imagem, respectivamente, 𝑄cal é o nível digital no pixel da imagem em questão, 𝜌 𝜆 é o valor de reflectância aparente na banda , 𝑑 a distância Terra-Sol em unidades astronômicas, 𝜃s o ângulo solar zenital, e 𝐸SUN 𝜆 o valor de irradiância espectral no topo da atmosfera em 𝜆.

Ressalta-se que “para encontrar os dados referentes à 𝑑 e 𝜃s , o usuário deve procurar os metadados sobre a imagem, como o ângulo de elevação solar e o dia juliano da imagem, conforme indicam os trabalhos de Chander et al. (2009) e Chander (2007)”. (RAMOS E FERREIRA, 2015, p. 2).

Portanto, “a partir da radiância espectral, encontramos a reflectância aparente, que expressa a relação entre a energia irradiada e incidente no topo da atmosfera e a energia irradiada pelos alvos e percebida pelo sensor (MARKHAM E BAKER, 1986 apud RAMOS E FERREIRA, 2015, p. 2).

A segunda etapa do processo é a retificação radiométrica, que consiste na normalização dos valores radiométricos das imagens de reflectância em relação a uma imagem escolhida como referência, cujo método mais comumente utilizado é o de Hall et al. (1991), conforme exposto por Moreira (2007, p. 278), que consiste na transformação linear dos níveis de digitais de uma imagem a partir dos níveis digitais de um conjunto de alvos de comportamento radiométrico constante.

Esse procedimento assegura que as mudanças observadas no comportamento espectral, no tempo e no espaço, estão estritamente ligadas à interação da radiação eletromagnética com o alvo, eliminando quaisquer contribuições do ambiente na reflectância do alvo que foi registrada pelo sensor. (MOREIRA, 2007, p. 277)

Fonte: Exame de Qualificação Doutorado PPGMA-UERJ. Teixeira, 2018. A Lagoa de Itaipu: (re)conhecimento a partir de diálogos no mundo vivido

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