Aula 5Professor Waterloo Pereira FilhoDocentes orientados: Daniela Barbieri

Felipe Correa

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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).

Análise estatística entre dados espectrais

Técnicas de análise de informações em espectros de reflectância

Análise derivativa Remoção do contínuo Razão de bandas

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.

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

Em espectros de reflectância da água serve para...

Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais – INPE (2008)

Análise derivativa: AplicaçõesAs 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)

Fonte: TRENTIN, 2009.

A Derivada evidenciou locais que na curva original não eram visíveis.

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)

Análise de espectros através da técnica de Remoção do Contínuo

Fonte: TRENTIN,2009.

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.

contínuo

OriginalCR

CR

Original

contínuo

Fator de reflectância direcional cônico com o contínuo removido

Fator de reflectância direcional cônico original

Espectro do contínuo

Para se obter a profundidade de banda, utiliza-se a equação:

)1( CRdP

CR Fator de reflectânciadirecional cônico com o contínuo removido

dP Profundidade de banda

Sua aplicação é importante na remoção do sinalcausado 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.

Então....

Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais – INPE (2008)

Razão de bandasA 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).

Reflectância do Reservatório Passo Real - 9 e 10/06/2010

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

400 500 600 700 800 900

Comprimento de onda (nm)

Ref

lect

ânci

a

PR 01PR 02PR 03PR 04PR 05PR 06PR 07PR 08PR 09PR 10PR 11PR 12PR 13PR 14PR 15PR 16PR 17PR 18PR 19PR 20PR 21PR 22PR 23PR 24PR 25PR 26PR 27PR 28PR 29PR 30PR 31

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.

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)

Razão entre Bandas 5/3-7/4-4/2 (RGB)

(ARAÚJO, 2010)

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 àcoloração 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)

Razão entre Bandas 7/4-5/3-4/2 (RGB)

(ARAÚJO, 2010)

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)

Razão entre Bandas 4/1-3/2-5/3 (RGB)

(ARAÚJO, 2010)

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 geomorfológicoaprofundado.

(ARAÚJO, 2010)

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. 121-131, 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. 88-102.

Kruse, F. IMAGING SPECTROMETER DATA ANALYSIS - A TUTORIAL , 1993, Disponível em : < http://www.hgimaging.com/PDF/Kruse_isssr94tut.pdf> Acesso em: 16 de out. 2010.

CLARK, R.N.; ROUSH, T.L. Reflectance spectroscopy: quantitative analysis techniques for remote sensing applications. Journal of Geophysical Research. v. 89, n. B7, p. 6329-6340, July 10, 1984.

CORAZZA , R. Comportamento espectral do reservatório da Usina Hidrelétrica Dona Francisca-RS.2010. 107P. Dissertação (Mestrado em Geografia) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2010.

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, 2007. p. 269 – 280.

CALLEGARI-JACQUES, S. M. Bioestatística: princípios e aplicações. Porto Alegre: Artmed, 2003.

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...2006.

TRENTIN, A. B. Sensoriamento remoto aplicado ao estudo do comportamento espectral da água no reservatório Passo Real – RS. 2009. 97p. Dissertação (Mestrado em Geografia) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.

SESTINI, M.F. Variáveis geomorfológicas no estudo de deslizamentos em Caraguatatuba –SP utilizando imagens TM-LANDSAT e SIG. São José dos Campos, 1999. 140 p. Dissertação (Mestrado) – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / INPE.

Métodos de análise de dados hiperespectrais – INPE (2008)

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?