Técnicas de interpretação de espectros de reflectância

Técnicas de interpretação
de espectros de reflectância
Aula 5
Professor Waterloo Pereira Filho
Docentes orientados: Daniela Barbieri
Felipe Correa
Análise estatística entre dados espectrais
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).
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.
Em espectros de reflectância da água serve para...
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
Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais – INPE (2008)
Análise derivativa: Aplicações
As 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)
A Derivada evidenciou
locais que na curva
original não eram
visíveis.
Fonte: TRENTIN, 2009.
Análise de espectros através da técnica de
Remoção do Contínuo
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)
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.
 CR 
 Original 

 contínuo 
 CR
 contínuo
Original
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:
Pd  (1   CR )
Pd
 CR
Profundidade de banda
Fator de reflectância
direcional cônico com o
contínuo removido
Então....
Sua aplicação é importante na remoção do sinal
causado 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.
Fonte: Métodos de análise de dados hiperespectrais – INPE (2008)
Razão de bandas
A 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
0,30
Reflectância
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
400
500
600
700
Comprimento de onda (nm)
800
900
PR 01
PR 02
PR 03
PR 04
PR 05
PR 06
PR 07
PR 08
PR 09
PR 10
PR 11
PR 12
PR 13
PR 14
PR 15
PR 16
PR 17
PR 18
PR 19
PR 20
PR 21
PR 22
PR 23
PR 24
PR 25
PR 26
PR 27
PR 28
PR 29
PR 30
PR 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 à
coloração 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 geomorfológico
aprofundado.
(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
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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.
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.
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.
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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?