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Novo método comprova "classe mundial" de câmera brasileira do satélite CBERS

Desde o início da operação do CBERS-4, o Brasil pode contar com imagens de satélite com processamento considerado de “classe mundial”, que podem ser imediatamente utilizadas sem a necessidade de registro com mapas. A geração de imagens ortorretificadas (georreferenciadas e ...
publicado: 13/07/2018 10h13 última modificação: 13/07/2018 10h17

Desde o início da operação do CBERS-4, o Brasil pode contar com imagens de satélite com processamento considerado de “classe mundial”, que podem ser imediatamente utilizadas sem a necessidade de registro com mapas. A geração de imagens ortorretificadas (georreferenciadas e corrigidas para a topografia) colabora para aumentar o uso das imagens do programa de satélites sino-brasileiros CBERS.

Em 2018, a parceria com a China completa 30 anos e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), responsável no Brasil pelo Programa CBERS, aperfeiçoa cada vez mais a qualidade das imagens, que são distribuídas gratuitamente pela internet.

“O INPE está implantando métodos inovadores de correção atmosférica para oferecer ao usuário imagens de refletância da superfície terrestre e não apenas as bandas originais, que incluem o efeito da atmosfera”, informa João Vianei Soares, coordenador do Segmento de Aplicações do Programa CBERS.

As imagens da câmera MUX do CBERS-4, lançado em 2014, são da mesma qualidade das imagens da câmera OLI do Landsat-8, referência mundial no monitoramento da Terra por satélite.

“A câmera MUX do CBERS foi projetada e desenvolvida no Brasil. É comprovadamente um sensor de classe mundial que pode ser usado em conjunto com o que há de melhor na sua classe de resolução e ciclo de revisita. O uso integrado da MUX com a câmera OLI permite capturar o desenvolvimento de culturas agrícolas anuais. Este tipo de aplicação não é possível com satélites de ciclos longos de revisita, como os satélites de alta resolução, que possuem faixa de imageamento muito estreitas”, explica Soares.

Qualidade

Inicialmente testado para a câmera MUX, o algoritmo de correção atmosférica CMPAC (Coupled Moderate Products for Atmospheric Correction) será expandido a outros sensores do satélite sino-brasileiro. O CMPAC foi desenvolvido por Vitor Martins, que concluiu mestrado em Sensoriamento Remoto no INPE e atualmente realiza doutorado nos Estados Unidos, em colaboração com os pesquisadores do  Laboratório de Instrumentação de Sistemas Aquáticos (LabISA/INPE).

O novo método se baseia na coincidência entre passagens do CBERS, do MODIS (sensor a bordo dos satélites Terra e Aqua) e VIIRS (S-NPP).  O MODIS-Terra, principal sensor utilizado no algoritmo, tem ciclo de revisita de 1 a 2 dias e o intervalo entre suas passagens e a do CBERS é de poucos minutos. Isto permite a aplicação dos produtos de moderada resolução desses sensores na caracterização dos constituintes atmosféricos (ozônio, vapor d´água e aerossóis) que interferem na propagação da radiação. Estes parâmetros alimentam os modelos de correção atmosférica e possibilitam a aplicação nas imagens MUX do satélite CBERS-4.

Para validar o método, foram comparadas imagens de refletância da câmera MUX com as do sensor OLI, a bordo do Landsat-8, considerado a referência de qualidade para análises quantitativas.

Segundo Martins, as análises estatísticas foram realizadas para as bandas espectrais comuns que mostraram um coeficiente de correlação superior a 0,9 com desvios relativos máximos da ordem de 10% para as bandas verde, vermelho e infravermelho (comumente usadas em estudos de vegetação).

Em breve, a metodologia será publicada em periódico científico sob o título “Continental-scale surface reflectance product from CBERS-4 MUX data: Assessment of atmospheric correction method using coincident Landsat observations”.

Abaixo, na Figura 1, a comparação de imagens de refletância da MUX e da OLI em 9 de agosto de 2015 e seus respectivos histogramas de distribuição relativa. O resultado comprova a qualidade da MUX para análises quantitativas e mostra, ainda, que a câmera brasileira pode ser usada conjuntamente com o sensor OLI para alvos da superfície terrestre que demandam correção atmosférica na conversão das imagens originais para imagens de refletância.

A Figura 2 mostra um exemplo de monitoramento temporal de área agrícola através do NDVI (Índice de Vegetação Normalizado), obtido na combinação das bandas de refletância do vermelho e infravermelho para uma região agrícola do Mato Grosso, em que passagens do Landsat-8 (OLI) e do CBERS-4 (MUX) são utilizadas de forma complementar por fornecerem a mesma variável quantitativa do alvo observado.

 

Figura 1. Exemplo de refletância de superfície das câmeras MUX/CBERS-4 e OLI/Landsat-8 de 9 de agosto de 2015. A distribuição dos histogramas de frequência relativa dos pixels identifica que os sensores mostram respostas similares em refletância de superfície.

 

Figura 2. Série temporal de NDVI acoplando MUX e OLI para área agrícola do estado do Mato Grosso.