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Page 1: Correção atmosférica Hyperion - ENVI

Olá a todos. Este tutorial partiu da necessidade de desenvolvimento de um estudo mais

detalhado do comportamento espectral da vegetação. A utilização das imagens de

reflectância de superfície das bandas do sensor Hyperion, surgiram como uma ótima

alternativa diante de um cenário onde não tínhamos dados detalhados das curvas

espectrais dos alvos à nível terrestre.

Se vocês se interessam pelo assunto, aconselhamos a leitura de bibliografias diversas

sobre correção atmosférica de imagens orbitais, devido a complexidade do tema. Não se

esqueçam que os procedimentos para a correção de imagens Multiespectrais no ENVI,

são semelhantes aos descritos aqui. Boa Sorte!

1. O primeiro passo para a correção, é converter as cenas para o formato BIP,

para que fiquem compatíveis com a rotina do FLAASH.

OBS: É altamente aconselhável que a cena seja recortada para uma área de

interesse específica para a conversão. Tal procedimento só não é indicado

quando a correção atmosférica for realizada em computadores com alta

capacidade de processamento de dados. Ao recortar nunca se esqueça de

utilizar TODAS as bandas Hyperion. Esse procedimento será elucidado à

diante.

2. Para a conversão para o formato BIP, clique em Basic Tools – Convert Data

(BSQ, BIL, BIP). Como na Figura a seguir.

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3. Será aberta a seguinte janela:

4. Escolha a imagem com a extensão dat, como na figura, e clique em Spectral

Subset. Nesta janela clique em Select All, para que sejam selecionadas as 242

bandas do Sensor Hyperion.

Page 3: Correção atmosférica Hyperion - ENVI

Nunca se esquece! Se você for recortar a cena a partir de uma ROI (Region of

Interest), este mesmo procedimento (seleção das 242 bandas) deverá ser

adotado, para que sejam recortadas às 242 bandas.

5. Clique OK .

6. Na janela: Convert file Input File , também clique OK .

7. Agora, na janela Convert File Parameters, escolha BIP e no botão Choose,

escolha a pasta onde deseja salvar os dados.

8. Após escolhida a pasta, clique OK e espere a conversão. Isso pode levar

alguns minutos.

OBS: Os dados convertidos para BIP serão utilizados para a correção

atmosférica em FLAASH. Devem ser utilizadas as 242 bandas do sensor

Hyperion.

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4.1 - Correção a partir do módulo FLAASH.

Antes de proceder a correção, leia uma breve descrição sobre correções atmosféricas. É

importante um bom conhecimento sobre essa etapa, visto que, ela lida com algoritmos

complexos e exige um alto grau de conhecimento de técnicas de geoprocessamento e

Sensoriamento Remoto.

A correção atmosférica pode ser feita a partir de duas metodologias distintas, lançando-

se mão a modelos de transferência radioativa (MODTRAN), ou tendo como base

algoritmos empíricos. O primeiro é mais eficiente e sofisticado, exigindo o

conhecimento das condições atmosféricas do local onde foi coletada a cena, os

parâmetros detalhados de calibração radiométrica do sensor, alguns dados técnicos de

satélite, etc. Para a aplicação do método empírico é necessária somente a

implementação de cálculos a partir dos dados (Níveis de Cinza), disponíveis nas

próprias bandas, tendo-se como base, por exemplo, a técnica de subtração por pixel

escuro.

A aplicação da correção a partir de modelos de transferência radiativa é mais complexa

e deve ser implementada tendo-se um conhecimento prévio das condições atmosféricas

locais no momento da coleta da cena, pois, exige como parâmetros de entrada,

informações meteorológicas diversas, como, vapor d'água, oxigênio, dióxido de

carbono, metano, ozônio, espalhamento de aerosol e outros efeitos adjacentes. Nem

todos os parâmetros são necessários para que se proceda a correção, mas quanto maior o

número de dados de entrada, mais real será o resultado da correção.

O texto acima ajuda a ter uma idéia da complexidade das etapas de correção

atmosférica, sendo assim, para aplicá-la adequadamente, é aconselhável a leitura de

trabalhos que tratem do assunto. Posto isso, vamos partir para as etapas de correção:

1. Na barra de tarefas do ENVI na opção espectral escolha a aba FLAASH

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2. Na janela que irá se abrir, clique em Input Radiance Image, e escolha a

imagem BIP que foi gerada na etapa anterior.

3. Clique Ok, após selecionar a imagem BIP. Irá aparecer a seguinte janela:

4. Nesta janela clique OK e iremos selecionar o arquivo txt, com o fator de

escala para a calibração em FLAASH.

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5. Vá até a pasta onde estão os dados originais importados a partir da

ferramenta Hyperion Tools (Este procedimento foi descrito no tutorial sobre

importação de dados Hyperion com uso da IDL: Hyperion Tools).

6. O arquivo a ser selecionado tem o seguinte nome:

FLAASH_Hyperion_Scale_Factors.txt

OBS: Quando as cenas Hyperion são importadas para o ENVI deve ser

marcada a opção Output FLAASH Scale Factor.

7. Na janela que se abrir após a seleção do arquivo citado acima, clique OK ,

mantendo as opções como estão.

8. Em Output Reflectance File, escolha a pasta onde você deseja salvar os

dados corrigidos.

9. Em Output Directory for FLAASH Files , escolha a pasta onde você deseja

que sejam salvos os parâmetros do Modelo (MODTRAN) adotados na

correção.

10. Em Rootname for FLAASH files, escolha o nome a ser apresentado para as

bandas.

11. A próxima etapa será explicada a partir da Figura abaixo, e corresponde aos

parâmetros de entrada da CENA:

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12. As letras em vermelho, na figura acima, representam as funções que deverão

ser alteradas como segue na explicação a seguir:

A. Latitude e Longitude da cena Hyperion. Consultar no site de USGS onde

foram baixadas as imagens.

B. Altitude do sensor em Km. Para o EO-1 são 705 Km.

C. Elevação média do terreno em Km. No meu caso: 0.650 Km.

D. Tipo de sensor: Hyperion.

E. Parâmetros do momento da obtenção da cena. Também disponível no site

da USGS.

13. Veja abaixo os parâmetros de entrada da cena que estamos utilizando:

A B C

D E

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14. Agora iremos selecionar os parâmetros de entrada do modelo (MODTRAN).

Para tanto, aconselho a leitura do seguinte arquivo:

http://www.ittvis.com/portals/0/pdfs/envi/Flaash_Module.pdf

15. Veja abaixo breve descrição dos parâmetros do modelo:

16. Parâmetros primordiais para a correção no Módulo FLAASH:

A. Modelo Atmosférico. Para o caso do Brasil utiliza-se o Tropical.

B. Espessura da coluna d’água. O Guia do usuária especifica o mais

aconselhável para cada situação. Para este caso, aplicou-se o valor 2.

C. Modelo de Aerosol. Também explicitado no manual. Neste caso aplicou-

se o modelo rural.

D. Visibilidade inicial em metros. Adotou-se o valor 30 km.

17. Após ter selecionado adequadamente os parâmetros da CENA e do

MODELO , clique em Advanced Settings.

18. Nesta janela escolha, ISAACS para Modtran Multsactter Model e clique

OK .

19. Clique APLY na janela de correção atmosférica do FLAASH e aguarde. Isso

pode levar vários minutos...

A

B

C

D

Page 9: Correção atmosférica Hyperion - ENVI

20. Quando o processamento for encerrado as cenas serão adicionadas

automaticamente ao ENVI.

21. Veja abaixo a comparação entre as curvas espectrais corrigidas e calibradas,

e as mesmas com radiância não calibrada, para os mesmos alvos.

OBS: Reflectância e Radiância para os alvos: Vegetação Natural (linha

Preta); Área Urbana (Linha vermelha) e Solo Exposto (linha verde).

22. Veja agora comparação entre as imagens corrigidas (Esquerda) e não

corrigidas (Direita) para a composição das bandas 206, 46 e 21 (RGB,

respectivamente), com contraste linear 2% aplicado para a mesma região das

imagens:

Reflectância

Radiância

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OBS: Sempre quando forem aplicados dados hyperespectrais Hyperion, é

importante atentar-se para os parâmentros externos (atmosfera) e internos

(relativos ao sensor imageador), que podem provocar ruídos nas respostas

espectrais dos alvos.

Referências:

TRW, Space Defense and Information System, EO-1/ Hyperion Science Data User’s

Guide, Level 1B, CAGE, N. 11982, P. 60, 2001

USGS (2010). Earth Resources Observation and Science (EROS) Center. Página consultada em 10 de setembro de 2010, <http://eros.usgs.gov/>.

Espero que tudo tenha dado certo, qualquer dúvida entre em contato,

[email protected] ou http://geotecnologias.wordpress.com/

Mensagem: “Toda a ação é designada em termos do fim que procura atingir.”

(Maquiavel)


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