Nmero digital Radincia e Refletncia Convenes ND RAD

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Número digital Radiância e Refletância • Convenções: ND, RAD, REF • As imagens Landsat

Número digital Radiância e Refletância • Convenções: ND, RAD, REF • As imagens Landsat são fornecidas em unidades de ND • ND = RAD escalonada para um intervalo de 0 a 255, permitindo gravar e transmitir cada valor de com apenas 8 bits de memória. aula sr 2002 1

A radiância varia com a iluminação • Radiância = brilho do objeto. • Radiância

A radiância varia com a iluminação • Radiância = brilho do objeto. • Radiância aumenta se o Sol está mais alto no céu e diminui se o Sol está mais perto do horizonte. • Portanto, a radiância não é uma propriedade inerente do objeto sendo imageado pelo sensor orbital; ela depende da intensidade de iluminação. aula sr 2002 2

Conceito de Radiância • Radiância = “Brilho” • fluxo radiante emitido ou refletido de

Conceito de Radiância • Radiância = “Brilho” • fluxo radiante emitido ou refletido de uma área padrão, dentro de um ângulo sólido padrão, dentro de uma faixa espectral de largura padrão; • O fluxo radiante é medido em miliwatts • A área padrão = 01 cm 2 • O ângulo sólido padrão = 01 esferroradiano (um ângulo sólido que atinge uma pi-ésima parte do hemisfério acima do objeto emitante) • A largura espectral padrão = 01 micrômetro. Portanto as unidades de radiância são m. W cm-2 sr-1 μm-1 aula sr 2002 3

Convenção de simbologia • Lλ= radiância na banda cujo centro tem o comprimento de

Convenção de simbologia • Lλ= radiância na banda cujo centro tem o comprimento de onda lambda • O subescrito lambda também pode ser designado com o número da banda TM. • Lmin- λ = a radiância que corresponde ao ND = 0, para a banda lambda; • Lmax-λ = a radiância que corresponde ao ND = 255, para a banda lambda. aula sr 2002 4

Conversão de ND em Radiância Considerando uma banda, onde: Lmin de = 0 unidades

Conversão de ND em Radiância Considerando uma banda, onde: Lmin de = 0 unidades de radiância e Lmax = 100 unidades de radiância, Qual é a radiância de um pixel com ND = 128? aula sr 2002 5

Conversão de ND em Radiância Lλ = NDλ * ((Lmaxλ – Lminλ)/255) + Lminλ

Conversão de ND em Radiância Lλ = NDλ * ((Lmaxλ – Lminλ)/255) + Lminλ onde: Lλ = Radiância do pixel na banda lambda aula sr 2002 6

Refletância = radiância normalizada pela iluminação • Refletância = “porcentagem de energia radiante refletida”

Refletância = radiância normalizada pela iluminação • Refletância = “porcentagem de energia radiante refletida” • A refletância de determinado objeto em uma determinada faixa do espectro, é uma propriedade do objeto; • Imagine que as placas abaixo sejam folhas de papel; • Cada folha reflete uma % fixa da energia de luz visível que incide sobre ela; • A primeira folha sempre tem 0% de refletância, a última reflete 100% da energia que incide sobre ela; • Se você guardar as folhas em local pouco iluminado, elas continuam tendo a mesma refletância; • Se as colocar no sol forte, continuam tendo a mesma refletância. 0% 20% 40% aula sr 2002 60% 80% 100% 7

A refletância de determinado objeto em uma determinada faixa do espectro, é uma propriedade

A refletância de determinado objeto em uma determinada faixa do espectro, é uma propriedade do objeto • É possível calcular a refletância se souber a energia incidente e a energia refletida aula sr 2002 8

Conceito de refletância • A radiância não é uma propriedade do objeto ou pixel,

Conceito de refletância • A radiância não é uma propriedade do objeto ou pixel, pois varia com a intensidade de iluminação incidente; • O Sol emite com diferentes intensidades nas bandas do Landsat; • A intensidade de energia radiante incidente sobre o pixel também varia em função do ângulo de elevação do Sol no momento da aquisição, bem como a distância entre a Terra e o Sol. • A reflectância é a proporção da energia incidente sobre um objeto que é refletida daquele objeto. • A reflectância é uma propriedade daquele objeto ou pixel, pois não depende da intensidade de iluminação; • Por ser uma proprieade do objeto, a reflectância será utlilizada para desenhar a assinatura espectral (também chamado padrão espectral) do objeto. aula sr 2002 9

Conversão de Radiância para Refletância e ND para Refletância Radiância do pixel em determinada

Conversão de Radiância para Refletância e ND para Refletância Radiância do pixel em determinada banda = Lλ = ND*((Lmax-Lmin)/255) + Lmin Refletância do pixel em determinada banda = ρλ ρλ = (π*Lλ*d 2)/(cosθ*Esolλ) onde: ND = número digital da imagem (números inteiros de 0 a 255) Lλ = radiância do pixel na banda λ; d = distância Terra-Sol, em unidades astronômicas, no dia juliano da aquisição; θ = ângulo zenital do Sol no momento da aquisição ( = 90 – ângulo de elevação solar); Esolλ = irradiância solar exoatmosférica na banda λ, em unidades de m. W cm-2 μm-1 Desprezando a variação da distância Terra-Sol nas diferentes datas, pois é sempre muito perto de 1. 0, temos: ρλ = (π/(cosθ*Esolλ))*Lλ Então: ρλ = (π/(cosθ*Esolλ))*(ND*((Lmax-Lmin)/255) + Lmin) Esta expressão pode ser empregada de duas maneiras: 1. Criar uma imagem refletância diretamente da imagem em ND, usando álgebra de imagens. 2. Utilizar apenas Excel ou similar para calcular a refletância correspondente ao DN médio de cada tipo de alvo, em cada banda espectral ; e assim elaborar o padrão espectral dos pixels que constituem um alvo de interesse. aula sr 2002 10

Conversão de ND para reflectância para Landsat-5, sensor TM ρλ = (π/(cosθ*Esolλ))*(ND*((Lmax-Lmin)/255) + Lmin)

Conversão de ND para reflectância para Landsat-5, sensor TM ρλ = (π/(cosθ*Esolλ))*(ND*((Lmax-Lmin)/255) + Lmin) No caso da imagem de 15 de agosto de 1988 da cena 231 -062 (Manaus), as três partes em azul são constantes para uma determinada banda. • θ = 40 o; cos 40 o = 0. 766 • Lmax, Lmin e Esol são específicas para cada banda, mas são as mesmas para qualquer imagem do sensor TM do Landsat 5 Banda Lmax Lmin Esol 1 15. 21 -0. 15 195. 70 2 29. 68 -0. 28 192. 90 3 20. 43 -0. 12 155. 70 4 20. 62 -0. 15 104. 7 5 2. 719 -0. 037 21. 93 7 1. 438 -0. 015 7. 45 aula sr 2002 11

Conversão de ND para reflectância para Landsat 7, sensor ETM Valores de ESol no

Conversão de ND para reflectância para Landsat 7, sensor ETM Valores de ESol no caso de Landsat 7 são quase iguais aos valores para Landsat 5. Dividir por 10 para converter para mw / (cm 2 * micra). Lmax, Lmin têm valores diferentes conforme o ganho utilizado. aula sr 2002 12

Conversão de ND para reflectância para Landsat 7, sensor ETM Gain setting rules: •

Conversão de ND para reflectância para Landsat 7, sensor ETM Gain setting rules: • Land (non-desert, non-ice; does include coral reefs): – Bands 1 -3 set to high gain – Band 4 set to high gain except where sun elevation is greater than 45°(then is set to low gain) — to avoid dense vegetation (reflectance > 0. 66 ) saturation. (At this sun angle high gain in band 4 saturates at about a reflectance of 0. 66, so switching to low gain keeps targets at this reflectance or below from saturating. ) – Bands 5 -7 set to high gain – Band 8 set to low gain aula sr 2002 13

Diferentes ganhos na banda Landsat-7 ETM 4, em uma cena da Amazônia Geralmente o

Diferentes ganhos na banda Landsat-7 ETM 4, em uma cena da Amazônia Geralmente o ângulo de elevação solar na Amazônia excede Ganho o 45 e o ganho é mantido baixo, mas na parte sul da Amazônia, /band o Sol pode ficar com menos de 45 o de elevação em junho a Dia Julia DD- 12345 no MMM 6678 PA R TH OW 22 8 67 1 - HHHLH 1 Jan LHHL 22 8 67 19 - HHHHH 171 Jun LHHL 22 8 67 7 - HHHLH 189 Jul LHHLaula sr 2002 14

Obtendo o padrão espectral com imagem do Landsat 5 • Para a imagem 231

Obtendo o padrão espectral com imagem do Landsat 5 • Para a imagem 231 -062_880815, utilizar o arquivo Excel: <TM 231 -062_880815_DNpara. RADe. REF. xls> • Digite o ND da respectiva banda na coluna e linha indicada, para obter RAD e REF; • Usar uma planilha Excel para cada tipo de alvo • O ND será o valor médio de um tipo de cobertura (alvo) +/- homogêneo de sua imagem TM, naquela banda. aula sr 2002 15

Para obter o ND médio de uma população de pixels em cada banda •

Para obter o ND médio de uma população de pixels em cada banda • No Idrisi, criar uma imagem identificadora de feições • Veja Help sobre “onscreen digitizing”. Criar um polígono no entorno de cada alvo homogêneo, com um número identificador distinto para cada polígono (ou para todos os polígonos que cobrem o mesmo tipo de alvo). • Utilizar a rotina Extract para obter um arquivo de texto com a média de brilho de cada polígono em cada uma das seis bandas ópticas do Landsat-5 TM. aula sr 2002 16