Calibração radiométrica cruzada de sensores orbitais para aplicações ambientais e na agricultura com validação por espectrorradiometria de campo

Abstract

Para as aplicações agrícolas e ambientais das imagens de sensoriamento remoto é fundamental a transformação destas em grandezas físicas. Para essa transformação é essencial a calibração dos sensores a bordo dos satélites para garantir a confiabilidade dos resultados. Essa calibração pode ser realizada em laboratório antes do lançamento, ou com o satélite em órbita através da calibração absoluta ou cruzada. A calibração cruzada, que compara a resposta de dois sensores expostos a condições similares de radiação incidente, destaca-se por ser mais econômica e por reduzir as incertezas associadas. Neste estudo, realizou-se a calibração cruzada entre o sensor OLI do satélite Landsat 8 (usado como referência) e o sensor MUX do CBERS-4A (a ser calibrado), utilizando imagens da região de Salar de Uyuni, na Bolívia, o maior deserto de sal do mundo, considerada uma superfície adequada para a calibração de sensores orbitais. Os Números Digitais (NDs) de amostras das mesmas áreas em ambas as imagens foram obtidos para as bandas da faixa espectral do visível e do infravermelho próximo. Os NDs da imagem OLI foram transformados em radiância (L) referenciadas ao topo da atmosfera (nível do satélite) e por meio de uma regressão linear determinou-se os parâmetros de calibração do sensor MUX. Para validar os parâmetros de calibração obtidos, foi utilizada uma área de solo exposto com superfície homogênea, localizada no campus Seropédica da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). Os dados calibrados do sensor MUX do CBERS-4A foram corrigidos para os efeitos atmosféricos, para obter os valores de reflectância ao nível da superfície. A correção atmosférica foi realizada por meio do modelo físico 6S e adaptado para a correção atmosférica de imagens de satélites. Os dados de reflectância da superfície do sensor MUX foram comparados com os valores de reflectância obtidos em campo com o espectrorradiômetro FieldSpec 4 Standard Resolution. Os resultados da calibração comparados com os obtidos na superfície com o espectrorradiômetro, apresentaram uma diferença de reflectância máxima de 0,0297 na banda azul, de 0,0990 para a banda verde, 0,0072 para a banda vermelho e para a banda infravermelho próximo, o valor da diferença máxima obtida foi de -0,0128. Amédia as diferenças em percentagem entre todas as bandas foram de 1,94%,sendo na faixa espectro do visível (1,26%, 0,76%, 1,75) e na faixa do infravermelho próximo (3,98%). Desta forma, a metodologia proposta da calibração cruzada para o sensor MUX a bordo do satélite CBERS-4A utilizando dados a nível de satélite e realizando a correção atmosférica através do modelo 6S apresentou-se satisfatória, fornecendo a possibilidade de obter a reflectância da superfície de interesse para as aplicações ambientais e na agricultura