A pesquisa mais recente do Laboratório de Instrumentação para Sistemas Aquáticos (LabISA), da DIOTG/CGCT do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em colaboração com diversas instituições nacionais e internacionais, apresenta, pela primeira vez, uma validação abrangente da acurácia radiométrica dos produtos PlanetScope SuperDove (PSD) para a avaliação da reflectância aquática em águas interiores e costeiras brasileiras. Este estudo publicado no periódico ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing (https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.06.036) destaca o potencial da constelação de pequenos satélites SuperDove para o monitoramento de alta resolução da qualidade da água, superando algumas limitações de sensores de maior porte.

Os satélites PlanetScope SuperDove (PSD) são uma constelação de pequenos satélites (CubeSats) que fornecem oito bandas espectrais nas regiões do visível e infravermelho próximo, com resolução espacial de 3 metros e resolução temporal quase diária. Lançada em 2019, esta nova geração de satélites da Planet (Planet Labs, Inc.) representa um avanço significativo em relação aos seus antecessores, oferecendo melhor resolução espectral e radiométrica (12 bits, reescalados para 16 bits). A combinação dessas características os torna particularmente adequados para o mapeamento de eventos dinâmicos, como a proliferação de algas, em sistemas aquáticos continentais de pequenas dimensões.

O estudo realizou uma validação detalhada utilizando um extenso conjunto de dados de reflectância de sensoriamento remoto (Rrs) coletados in-situ (n = 480) em diversas bacias hidrográficas brasileiras, incluindo o Lago Curuai, o Rio Tapajós (Pará), os Reservatórios Billings e Promissão (São Paulo), o Canal de São Sebastião (São Paulo), a Baía de Paranaguá (Paraná) e a Lagoa Mangueira (Rio Grande do Sul). Essas áreas representam uma ampla variabilidade espectral e diferentes Tipos Ópticos de Água (TOAs), desde águas claras até ambientes eutróficos e altamente turvos (Figura 01).

 Figura 01. Locais dos pontos de análise.

Para avaliar a precisão radiométrica dos dados PSD, foram empregados dois métodos distintos de correção atmosférica: ACOLITE e 6SV (o produto oficial de reflectância de superfície da Planet). As métricas de validação incluíram a Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE), o BIAS mediano (β) e a precisão simétrica mediana (ε).

Principais Resultados:

• Acurácia dos valores de R_rs por banda (Figura 02):

    ◦ As bandas do azul (490 nm), do verde I (531 nm) e do verde II (565 nm) apresentaram o melhor desempenho, com erros inferiores a 33,17% para ambos os métodos de correção atmosférica.

    ◦ As bandas do amarelo (610 nm), do vermelha (665 nm) e do red-edge (705 nm) mostraram erros intermediários, abaixo de 46%.

    ◦ As bandas do infravermelho próximo (NIR, 865 nm) e azul costeiro (441 nm) exibiram menor precisão, com erros superiores a 70,27% e 89% respectivamente. Estas incertezas são atribuídas à alta dispersão atmosférica no azul costeiro e ao baixo sinal de saída da água no NIR, além do baixo Sinal-Ruído (SNR) do PSD nesta banda.

Figura 02. Resultados de validação da correção atmosférica.

• Precisão por Tipo Óptico de Água (OWT):

    ◦ Os melhores resultados foram observados para OWT-1 (água clara) usando 6SV-PSR (ε = 9,45%) e OWT -7 (água de alta turbidez) usando ACOLITE (ε = 15,65%).

    ◦ Foram identificados erros inferiores a 30% em diversos OWTs, como OWT -1 (ACOLITE), TOA OWT 3 (6SV-PSR), OWT -6 (ACOLITE e 6SV-PSR) e OWT -7 (ACOLITE), o que demonstra um bom potencial para a obtenção da Rrs em diferentes ecossistemas aquáticos.

• Consistência da Série Temporal de Clorofila-a (Chl-a):

    ◦ A análise da série temporal de Chl-a na represa Billings demonstrou boa consistência entre os dados do PSD e do Sentinel-2/MSI (R² = 0,76, ε = 21,98%).

    ◦ O PSD se destacou pela sua capacidade de detectar eventos de proliferação de algas (blooms), devido à sua maior resolução temporal, registrando Chl-a acima de 100 µg/L em 257 datas, contra 48 datas para o MSI no mesmo período. Embora o PSD possa superestimar a Chl-a em altas concentrações, sua frequência de revisita é crucial para monitorar a dinâmica desses eventos.

 Figura 3. Gráfico de dispersão das concentrações de clorofila-a estimadas pelo MSI e PSD em condições de matchups.

A pesquisa conclui que, apesar de algumas incertezas em certas bandas e desafios como a ausência de bandas SWIR para correção de glint e efeitos de adjacência, a qualidade radiométrica do PlanetScope SuperDove nas bandas do visível e red-edge é suficiente para aplicações em ecossistemas aquáticos brasileiros. Os resultados indicam um grande potencial para o uso dos dados PSD na obtenção de produtos para água, como Chl-a e sedimentos em suspensão, com uma resolução espaço-temporal de 3 metros e ~1 dia de revisita. No entanto, é fundamental que futuros esforços se concentrem em aprimorar os métodos de pré-processamento, especialmente as correções de glint e atmosféricas, para maximizar a utilidade desses sensores em ambientes aquáticos complexos.