Resolução espacial efectiva de produtos raster MODIS e VIIRS: a … · 2015-12-09 · 1...

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Resolução espacial efectiva de produtos raster MODIS e VIIRS: a importância da localização geográfica

Manuel L. Campagnolo1

1 Centro de Estudos Florestais e Departamento de Ciências de Engenharia e Biossistemas, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa

([email protected])

Palavras-chave: MODIS, VIIRS, resolução espacial, projecção sinusoidal, reamostragem, ângulo de observação zenital, comparação de produtos a nível global

Resumo: Os sensores MODIS, a bordo do satélite Terra desde 2000, e a bordo do satélite Aqua desde 2002, e o mais recente sensor VIIRS que assegura a sua continuidade, desempenham um papel primordial da monitorização da superfície terrestre a nível global. O elevado campo de visão destes sensores permite obtenção de imagens com ângulos de observação muito variados e assegura uma muito boa resolução temporal das imagens. A resolução nominal (no nadir) destes sensores varia entre 250m até 1km para MODIS e 375 e 750 metros para VIIRS na direcção do varrimento do sensor, mas pode atingir 4.8 km para MODIS e para o ângulo de observação máximo de 66º. A maior parte dos produtos derivados destes sensores são no entanto disponibilizados em formato raster, numa grelha regular definida sobre a projecção sinusoidal. A reamostragem das imagens originais dá origem a imagens raster com pixels de 231m, 463m ou 926m. Este procedimento, que é realizado para os níveis 2G, 3 e 4 dos produtos disponilizados pela NASA, permite obter produtos de satélite espacialmente sobreposicionáveis. Em consequência deste processo de produção, a resolução efectiva dos produtos raster MODIS e VIIRS é distinta das resoluções nominais. Neste artigo descreve-se uma forma de quantificar a resolução espacial efectiva destes produtos raster através de um índice que mede a proporção do sinal original que é preservado pelo sistema que combina observação e reamostragem. Conclui-se que as imagens raster MODIS de melhor resolução preservam apenas 10% a 50% do sinal original. Para produtos raster VIIRS de 500m e raster MODIS agregados a 500m, essa proporção aumenta para 30%-75%. Para níveis de agregação superiores, i.e. para resoluções mais grosseiras, essa proporção aumenta como seria espectável. Mostra-se igualmente como a resolução efectiva varia com o ângulo de observação zenital e com a localização geográfica e explica-se qual o mecanismo que explica a dependência entre resolução e localização. Em particular comparam-se os produtos raster MODIS e VIIRS e determinam-se as combinações de localizações geográficas e ângulos de observação para as quais estes produtos têm resolução espacial significativamente diferente. Estes resultados auxiliam a interpretação de produtos raster MODIS ou VIIRS e são particularmente relevantes para a utilização de séries temporais de imagens que incluem ambos os sensores.1

1 O autor escreve, por opção pessoal, de acordo com a antiga ortografia

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1. Introdução

O sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) permite derivar produtos globais desde há uma década e meia e têm sido uma referência da observação da Terra por satélite. Esses produtos têm sido usados pela comunidade científica para caracterização da ocupação do solo (Frield et al, 2010), monitorização de vegetação (Shuai et al., 2013; Ganguly et al., 2010), para avaliação do albedo e balanço energético da superfície (Schaaf et al., 2011; Mhyre et al., 2005), entre muitas outras aplicações. Os parâmetros derivados das observações MODIS têm igualmente sido usados para ampliar a informação derivável a partir de outros sensores com características distintas como Landsat (Shuai et al., 2014; Roy et al., 2008), MERIS (Muller et al., 2012) e AATRS (Sayer et al., 2012).

A maior parte dos utilizadores usa produtos MODIS já com um elevado nível de processamento, e em particular reamostrados para formato raster (matricial). A lista dos produtos disponíveis nesse formato pode ser encontrada em (NASA, 2015).

O processo de reamostragem consiste essencialmente na conversão dos valores das células de observação do sensor para os pixels do produto raster. Uma célula de observação corresponde à área no terreno associada à projecção do campo de visão instantâneo de um detector do sensor; tem orientação e dimensão variável e a sua dimensão depende do ângulo de observação zenital, conhecido como VZA (view zenith angle). Um pixel da imagem é um elemento de algum produto raster MODIS e VIIRS na grelha sinusoidal; corresponde a uma parcela de área constante com dimensão linear de 231m (MODIS), 463m ou 926m (MODIS ou VIIRS). A forma da parcela correspondente a um pixel depende da latitude e da longitude (ver Secção 2).

O objectivo principal deste artigo é quantificar a degradação da resolução espacial das imagens MODIS e VIIRS que resulta do processo de observação e de amostragem. Para tal, propõe-se um indicador que mede a proporção do sinal à superfície que é preservado pelo sistema (observação e reamostragem), que é sempre positivo e que tem um máximo de 100%. Dado que a dimensão da célula de observação cresce com o VZA (Barnes et al., 1998, Wolfe et al. 2013), é expectável que a proporção do sinal preservado diminua com esse ângulo. Por essa razão, neste estudo consideram-se diversas classes de ângulo de observação VZA e comparam-se os resultados obtidos para cada classe.

O desenho do sensor VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), a bordo do sensor Suomi NPP (National Polar-orbiting Partnership) lançado no final de 2011, pretende resolver os problemas de distorção que se verificam para o sensor MODIS para elevados ângulos de observação. Um esquema de agregação a bordo, que agrega três observações para VZA menor do que 36.52º, e duas observações para 36.52º<VZA<52.97º, combinado com a anisotropia do campo de visão projectado (de dimensão 375m por 131m no nadir para as bandas com melhor resolução) permite que a célula de observação do sensor VIIRS tenha uma forma muito mais constante, em comparação com MODIS, para a gama de VZAs de ambos os sensores. Esse desenho deve em princípio garantir que a resolução espacial das imagens VIIRS não se degrade tanto com o VZA quanto a resolução espacial das imagens MODIS. No entanto, a transição brusca entre zonas de aggregação provoca descontinuidades marcadas na dimensão das células de observação VIIRS como discutido e ilustrado em (Wolfe et al. 2013). No nadir, as células de observação tem dimensão de 250m por 250m para MODIS e 375m por 393m para VIIRS. Na direcção de varrimento, o aumento da dimensão das células MODIS é gradual até atingir 1185m para VZA=66º. Para VIIRS ocorre um decréscimo abrupto de 589m para 392m para VZA=36.52º e outro de 656m para 328m para VZA=52.97º, sendo a dimensão 743m para VZA=66º. Assim, MODIS tem células de observação menores (mas pior contraste) para VZA baixos e VIIRS tem células de observação menores para VZA elevados.

2. Dados e métodos

2.1 Dados

Os dados para este estudo são o produto MYD03 (colecção 5) que contém as posições de todas as células de observação 1km MODIS Aqua assim como a descrição da geometria de observação para cada célula, e o produto VIIRS SDR (sensor data record) GITCO, que contém a mesma informação para observações VIIRS com resolução nominal de 375m. Os satélites Aqua e Suomi-NPP, que transporta o sensor VIIRS, têm órbitas praticamente idênticas com desfasamento de 30 minutos. Na Figura 1 (direita) mostram-se as localizações extraídas de uma órbita, com VZA até 66º e correspondentes a latitudes entre 50ºS e 70ºN. Cada mancha visível nessa figura corresponde a uma área de aproximadamente 23 por 23 km, com uma dada latitude média e um dado ângulo de observação médio. Por forma a considerar a gama completa de longitudes, essas observações são replicadas para outras longitudes sobre o globo.

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2.2 Métodos

Neste estudo geram-se imagens raster MODIS e VIIRS com resolução de respectivamente 231m e 463m -- as melhores resoluções disponibilizadas pela National Aeronautics and Space Administration (NASA) -- que seriam obtidas se os sensores observassem um "sinal ideal", um hipotético sinal da superfície com valor igual a 1 sobre a parcela de terreno correspondente a um ou mais píxel(s) designado(s), e igual a 0 nas restantes parcelas. Irão ser considerados sinais ideais de 231m de lado (correspondente a um único pixel designado do produto raster MODIS), de 463m (4 pixels designados MODIS ou um pixel designado VIIRS) e de 926m (16 pixels designados MODIS ou 4 pixels designados VIIRS) por forma a analisar a influência da agregação de produtos raster na resolução espacial efectiva.

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Figura 1 – À esquerda, é apresentada a grelha sinusoidal MODIS, uma órbita da satélite Terra e uma órbita do satélite Aqua. A projecção usada na figura é Mercator (conforme) que preserva os ângulos entre as linhas da grelha e as órbitas para a totalidade do globo. Na figura da

direita indicam-se as localizações das células de observação de uma órbita de MODIS-Aqua usadas neste estudo

Se o sistema de observação e reamostragem das imagens raster MODIS e VIIRS fosse perfeito, os valores 0 e 1 seriam preservados na resposta do sistema ao sinal ideal. No entanto, a combinação da geometria de observação, que depende entre outros factores do ângulo de observação, e da reamostragem sobre a grelha sinusoidal (ver Figura 1), causa uma deterioração da resposta a esse sinal ideal. A proporção preservada do sinal ideal é medida pela seguinte expressão:

ρ = soma das resposta no(s) pixel(s) designado(s) / soma das respostas para todos os pixels (1)

A resposta ao sinal é a convolução da PSF (point spread function) do sistema -- que combina observação e reamostragem -- com o sinal ideal. O índice ρ é portanto a proporção dessa resposta que ocorre no(s) pixel(s) designado(s) e avalia, por isso, o contraste da resposta do sistema. Note-se que a definição do índice ρ não depende da escolha da grelha nem da forma como é

realizada a reamostragem das observações sobre a grelha.

Para gerar as imagens MODIS e VIIRS usa-se uma construção idêntica à descrita em (Campagnolo e Montano, 2014), mas estendida ao esquema de agregação do sensor VIIRS. O algoritmo usado tem como input a localização (latitude/longitude) do(s) píxel(s) designado(s), o ângulo de observação nesse(s) pixel(s), e a correspondente geometria de observação para todas as células na vizinhança do(s) pixel(s) designado(s). O output do algoritmo é o produto raster (MODIS ou VIIRS) que seria a resposta ao sinal ideal que coincide com o(s) pixel(s) designado(s). Na prática apenas é necessário determinar os pixels com resposta não nula, que estão na proximidade do(s) pixel(s) designado(s).

4

O algoritmo indicado acima é executado para uma vasta combinação de localizações (definidas pela sua latitude e longitude) e para a gama de ângulos de observação (VZA) entre 0 e 60º. Apenas se consideram localizações sobre zonas terrestres, dado a análise da resolução espacial efectiva apenas ser relevante nesses locais. Por forma a ser possível analisar a existência de diferenças significativas entre MODIS e VIIRS, o algoritmo é aplicado a 11 localizações distintas no interior de cada mancha de 23 por 23km visível na Figura 1 (direita).

3. Resultados

3.1 Resolução espacial para MODIS 250m

Os resultados descritos na Figura 2 mostram que a resolução espacial efectiva de produtos raster MODIS (satélite Aqua) é bastante inferior à resolução nominal de 250m. De facto, a proporção preservada do sinal ideal varia entre os 10% e os 55%, sendo mais elevada junto ao Equador e na proximidade do meridiano principal, o que confirma os resultados obtidos em (Campagnolo e Montano, 2014), em que é estimada a resolução espacial efectiva ao longo das linhas e colunas de produtos raster MODIS.

3.2 Comparação de MODIS e VIIRS para resoluções de 500m e 1km

Os produtos raster MODIS tornam-se espacialmente mais puros quando são agregados a resoluções superiores às resoluções nativas. Nesta secção comparam-se os produtos raster MODIS e VIIRS a dois níveis de agregação.

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

46

35

32

37

37

46

44

41

40

47

48

45

50

49

49

48

4847

48

47

49

48

46

48

47

49

50

50

49

4847

48

47

48

50

50

46

51

48

47

49

49

51

47

49

48

48

45

47

48

47

47

43

40

47

48

47

45

43

41

39

45

46

43

40

37

35

43

34

33

37

30

0<vza<12

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

40

32

29

33

29

41

40

36

36

43

41

39

41

44

41

44

4544

43

40

45

45

41

43

45

42

45

42

44

4544

42

45

41

45

43

44

42

42

43

41

46

45

44

43

44

46

42

43

42

44

43

40

39

44

42

40

40

40

38

35

38

42

38

38

36

33

35

32

31

34

28

12<vza<24

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

35

27

23

28

25

32

31

29

29

35

32

31

34

34

35

34

363635

31

35

36

31

36

37

35

34

37

35

383635

36

35

34

33

35

32

34

36

35

33

34

34

34

34

33

33

36

35

35

32

33

33

3635

34

32

30

31

28

31

32

31

29

28

28

30

28

27

27

23

24<vza<37

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

24

22

18

23

20

27

25

23

25

25

25

22

25

29

26

26

262828

25

26

28

23

28

27

27

28

27

29

282828

24

28

25

26

28

26

28

25

28

25

26

26

27

27

25

26

25

27

27

25

27

25

2828

26

25

25

25

22

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29

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23

23

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20

37<vza<44

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

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18

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18

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21

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22

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1817

18

19

19

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18

24

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19

19

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20

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18

19

18

19

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19

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1818

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19

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18

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18

19

18

18

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15

44<vza<53

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

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13

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12

12

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13

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13

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12

13

14

13

13

14

11

13

14

10

14

53<vza<60

Figura 2 – Valores médios (em %) do índice que mede a proporção do sinal preservado em imagens raster MODIS Aqua 231m para diversas classes de ângulo de observação VZA e para diferentes localizações no globo. A qualidade diminui com o ângulo de observação e com o

afastamento ao Equador e ao meridiano principal. Este efeito deve-se à geometria da grelha sinusoidal e à órbita do sensor

5

Os resultados são descritos na Figura 3 (463m) e na Figura 4 (926m). Nessas figuras são indicadas as localizações em que se verificam diferenças significativas entre os dois sensores.

Por observação das figuras 3 e 4 verifica-se que a proporção preservada do sinal para VIIRS é muito condicionada pelo mecanismo de agregação das células de observação a bordo do sensor. Para valores de VZA elevados, o sensor VIIRS tem em geral um melhor desempenho do que MODIS. A Ásia tem um comportamento singular dado que MODIS tem um melhor desempenho para valores intermédios de VZA (sobretudo no final da primeira zona de agregação, i.e. para VZA entre 24º e 37º) e VIIRS apenas se torna significativamente melhor na generalidade desse continente para ângulos de observação muito elevados.

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

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56

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52 48

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67

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69

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69

72

69

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69

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65

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68

69

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63

63

71

68

68

71

70

70

73

70

72

68

72

71

72

71

74

73

73

72

71

71

72

71

72

72

71

71

71

72

71

70

70

72

71

70

69

71

67

65

71

72

71

66

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64

590<vza<12

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

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70 6964

48

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51

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64

62

64

63

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64

63 62

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56

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46

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52

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676867

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68

68 68

68

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67

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63

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66

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65

67

66

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12<vza<24

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

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56 56

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58

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56

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62

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60

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24<vza<37

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

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60

50

60

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62

6060

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55

53

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55

52

55

53

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53

53

53

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55

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4337<vza<44

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

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44<vza<53

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

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32

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28

30

30

28

53<vza<60

Figura 3 – Valores médios (em %) do índice que mede a proporção do sinal preservado em imagens raster VIIRS 463m (número à esquerda) e

em imagens MODIS Aqua agregadas a 463m (número à direita) num conjunto de localizações e para 11 repetições. Nos casos em que a diferença é significativa a um nível de 95%, o valor mais elevado é representado a negro e com maior dimensão. As classes de VZA estão

ajustadas às zonas de agregação das observações VIIRS delimitadas por VZA=36.52º e VZA=52.97º

3.3 Comparação de MODIS e VIIRS para localizações extremas

Os resultados da Secção 3.2 mostram que existem muitas localizações em que as imagens raster VIIRS são de qualidade consistentemente superior à das imagens raster MODIS para VZA superior a 36.52º, particularmente na Europa, África, América e Oceania. Um desses locais situa-se na Europa Central, na proximidade de longitude=22ºE e latitude=60ºN e será analisado em

6

maior detalhe nesta secção. Os resultados da Secção 3.2 apontam também para localizações em que os dados MODIS têm um melhor desempenho, no Nordeste da Ásia. Na presente secção compara-se o efeito combinado de observação e reamostragem para MODIS e VIIRS e para esses dois casos extremos, para a resolução para a qual os pixels designados formam um losango de 463m de lado (1 pixel para VIIRS e 4 pixels para MODIS), e que correspondem portanto ao nível de agregação da Figura 3. A Figura 5 ilustra a posição das células de observação cuja dimensão varia com o VZA, e o resultado da amostragem para a grelha sinusoidal, cuja forma depende da localização. Na localização situada na Europa Central, a elevada dimensão no sentido do varrimento das células de observação MODIS, combinada com o elevado ângulo de observação de 59º, causa uma grande degradação do sinal ideal associado ao pixel designado (representado por um trapézio com uma fronteira branca e tracejado na Figura 5). Observa-se igualmente na Figura 5 (à esquerda) a sobreposição de células de observação típicas de ângulos de observação elevados, um fenómeno conhecido como bowtie.

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85

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0<vza<12

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82

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80

81

12<vza<24

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

75

61

61

66

64

73

72

66

73

76

76

77

77

77

73

76 75

77

77

75

77

76

77

76

75

76

77

77

76

74

73

75

75

75

74

70

71

77

73

69

65

67

74

74

71

68

62

63

72

61

61

66

57

78

69

65

70

69

77

76

73

77

79

79

80

79

80

76

79 79

80

80

79

80

79

81

79

79

79

80

79

79

78

78

80

78

78

77

76

75

80

77

75

75

72

76

77

75

73

71

70

76

70

68

73

64

71

78

73

78

78

78

75

77

78

77

77

77

79

78

78

76

79 78

76

73

79

75

79

78

79

76

79

80

79

78

80

79

79

79

77

79 79

77

24<vza<37

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

74

63 69

76

76

71

78

76

74

80

8078

76

79

79

79

79

78

80

81

807978

80

81

79

80

78

78

78

79

79

75

77

71

60 62

72

70

67

73

71

69

74

76

74

70

74

71

75

74

75

76

75

76

74

74

75

75

76

75

74

75

75

74

76

71

72

71

72 70

64

66

62 5874

75 74

70

71

69 6663 65 69

75

77

78

77 77

77

76

76

76

76

75

75

75

77

76

71

71

72

77

74

71

69

65

64

73

61

67

57

63 65 68

73

74

76

75 76

74

75

76

74

75

75

75

74

76

75

73

73

71

75

74

71

68

67

65

70

62

66

59

37<vza<44

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

68

69

65

71

68

71

68

7172

75

73

73

7371

72

73

73

74

71

72

73

73 72

72

7274

70

65

66

61

67

63

69

64

69

68

68

70

69

68

67

69

70

70

70

69

69

69

70 70

70

69

70

66

52 56 69

68 65

65

60

63

63

58

55

54 5156 60 72

70 70

68

65

68

67

61

59

58 56

55 59

63

62

68

71

70

71

70

71

71

67

71

72

71

71

70

72

72

70

69

70

69

64

64

72

70

62

69

58

67

59

56 59

64

61

66

70

69

70

68

69

69

67

69

70

69

69

70

70

69

70

68

70

70

66

67

69

70

65

67

62

65

6044<vza<53

180 150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 180

50

30

10

10

30

50

60

70

70

58 61

61

70

68

67

64

73

70

70

70

70

73747476

73

7376

73

7674

75

78

75

7576757675

75

75

77

75

72

7575

74

74

74

70

73

71

71

67

71

70

69

69

66

64

7574

68

66

66

63

67

71

67

55

46 48

56

58

59

55

50

58

60

56

62

62

64

62

60

61

58

63

61

61

61

59

62

62

62

62

61

61

61

60

61

65

63

62

63

61

60

62

65

63

62

61

65

62

62

60

60

65

61

61

62

61

62

61

63

60

61

57

58

55

56

67

61

63

60

55

59

53

56

55

5353

67

59

63

58

57

58

55

56

53

53

53<vza<60

Figura 4 – Valores médios do índice que mede a proporção do sinal preservado em imagens raster VIIRS agregadas a 926m (número à esquerda) e em imagens MODIS Aqua agregadas a 926m (número à direita) num conjunto de localizações e para 11 repetições. Nos casos em

que a diferença é significativa a um nível de 95%, o valor mais elevado é representado a negro e com maior dimensão. As classes de VZA estão ajustadas às zonas de agregação das observações VIIRS delimitadas por VZA=36.52º e VZA=52.97º

O efeito da reamostragem na degradação da imagem é neste caso diminuto, dado que o tamanho dos pixels da grelha se torna pequeno em comparação com o tamanho das células de observação (ver (Campagnolo e Montano, 2014) para uma discussão da contribuição relativa dos efeitos de observação e de reamostragem). Na localização do Nordeste da Ásia, mais especificamente no

7

Nordeste da China, o efeito do ângulo de observação é compensado pela orientação dos pixels da grelha sinusoidal. Assim, o factor que tem maior efeito na degradação da imagem é a largura da célula de observação que é de 375m para VIIRS e de 250m para MODIS, no nadir. Essa diferença provoca, na Figura 5, uma maior degradação do sinal para VIIRS (ρ = 57%) do que para MODIS (ρ = 59%). A Figura 5 ilustra os factores de degradação da imagem no Nordeste da Ásia para um ângulo de observação reduzido de 9º (quase nadir), embora o processo seja semelhante mas mais acentuado para ângulos superiores, com a consequente diminuição do valor do índice.

−1500 −1000 −500 0 500 1000 1500

−10

00

−5

00

05

00

1000

W−E direction (m)

S−

N d

irectio

n (

m)

508 5

VIIRS lat=60 long=22 vza=59 zona 1 p=79%

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

−1500 −1000 −500 0 500 1000 1500

−10

00

−5

00

05

00

10

00

W−E direction (m)

S−

N d

ire

ctio

n (

m)

36 36

15 15

10 10 10 6 6 6 6

1 1 1 1 36 6 6 6 6

1 1 1 1 15 15 1 1 1

1 1 1 15 15 15 15 1 1 1 1

MODIS lat=60 long=22 vza=59 p=31%

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

−1500 −1000 −500 0 500 1000

−10

00

−500

05

00

1000

W−E direction (m)

S−

N d

irectio

n (

m)

46

13 0

0 16 0

4

VIIRS lat=50 long=132 vza=9 zona 3 p=57%

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

−1500 −1000 −500 0 500 1000

−10

00

−500

05

00

1000

W−E direction (m)

S−

N d

irectio

n (

m)

84 77

58 33

0 2 0 2

52 31 1

3 24 10 0

1 15 26 10

MODIS lat=50 long=132 vza=9 p=59%

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

Figura 5 – Ilustração do efeito de observação e de amostragem para imagens raster MODIS e VIIRS em duas localizações extremas. Do lado esquerdo a localização é na Europa Central, e do lado direito a localização é o Nordeste da China. A grelha no fundo é a grelha sinusoidal, cuja inclinação é mais pronunciada no Nordeste da Ásia como descrito na Figura 1. Em cada um dos quatro casos, o losango de fronteira branca e ponteada representa os pixels designados e corresponde ao valor 1 do sinal ideal. Na fila superior são visíveis as células de observação VIIRS e na fila inferior células de observações MODIS; a sua cor corresponde ao valor indicado na legenda de cores (em %). Os números sobre as

figuras indicam o valor do pixel da imagem raster respectivo, após reamostragem das células de observação; os números a negro correspondem aos pixels designados; os números a branco correspondem por isso à respostas espúrias devidas à degradação do sinal ideal pelo sistema de observação e reamostragem. O valor do índice que mede a proporção do sinal preservado em cada caso é indicado por "p" e

corresponde ao índice ρ da Equação 1

4. Conclusões

As principais conclusões que podem ser retiradas dos resultados das análises descritas neste artigo são:

1. A resolução efectiva de produtos raster MODIS e VIIRS depende da localização geográfica;

2. A resolução efectiva de produtos raster MODIS "250m" é bem mais grosseira do que 250m dado que apenas 10% a 50% do sinal é preservado pelo sistema de observação e reamostragem;

8

3. As imagens raster VIIRS têm de facto uma melhor resolução espacial do que as imagens MODIS para a maior parte do globo para ângulos de observação médios ou elevados; a Figura 3 e a Figura 4 mostram quais são os locais em que as resoluções são significativamente diferentes. Essencialmente, e para essa gama de ângulos de observação, VIIRS tem um melhor desempenho do que MODIS em todos os continentes com excepção da Ásia, em que não há diferenças significativas. Para ângulos de observação baixos, MODIS pode ter um melhor desempenho, especialmente sobre a Ásia.

4. A agregação de imagens raster a resoluções mais grosseiras permite melhorar a proporção do sinal preservado pelo sistema e por isso evitar a contaminação do sinal pelos pixels vizinhos.

Os dados de observação da Terra por satélite têm assumido um lugar cada vez mais relevante na monitorização da superfície. Por forma a obter séries temporais longas, é necessário combinar dados de vários sensores. Este estudo permite perceber quais são as resoluções espaciais efectivas de dois sensores fundamentais, MODIS e VIIRS, e como os dados deles derivados podem ser articulados de forma coerente entre esses e outros sensores.

A grelha sinusoidal tem sido usada pela NASA como suporte global dos produtos raster. Estes resultados descrevem as implicações dessa escolha sobre a resolução espacial efectiva desses produtos.

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http://www.globalbedo.org/docs/Muller-GlobAlbedo-abstractV4.pdf

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