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Índices Espectrais de Vegetação
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Índices de vegetaçãoMedidas quantitativas do vigor da
vegetaçãoAplicações:
Detecção de mudanças no uso do soloAvaliação da densidade da cobertura vegetalIdentificação e previsão de colheita/análise de
produtividadeBalanço de energia em superfície, pois pode-se
correlacionar os índices de vegetação à emissividade da superfície
Enchentes, secasEstudos climáticosRisco de incêndio
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Diferentes coberturas vegetais apresentam diferentes respostas espectrais:Radiação no vermelho (630 a 690 nm) é
absorvida pela clorofilaRadiação no infravermelho próximo ( 760 a
900 nm) é refletida pelas estruturas celulares das folhas, portanto,
a resposta é controlada pelo índice de área foliar e densidade de vegetação verde
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NDVI
Normalized difference vegetation index – Índice de vegetação por diferença
normalizada
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ImportânciaDiferentes tipos de superfície: diferentes
características como albedo, emissividade, evapotranspiração
NDVI: pode ser utilizado para identificar os diferentes tipos de superfície/cobertura vegetal
Passível de determinação remotamente
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Informação da superfícieRelembrando, no espectro solar, o sinal
medido pelo satélite é composto por?...
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Seletividade espectral
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onde NIR é a refletância medida no TOA na região espectral do infravermelho próximo e R é a refletância medida no TOA na região espectral do vermelho
NDVI = (NIR - R) ⁄ (NIR + R)
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http://earthobservatory.nasa.gov/Features/MeasuringVegetation/measuring_vegetation_2.php
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http://neo.sci.gsfc.nasa.gov/Search.html
Mapas de vegetação de satélite mostram a densidade de crescimento das plantas por todo o globo.Valores muito baixos de NDVI (<=0,1) correspondem a áreas estéreis de rocha, areia ou neve. Valores moderados representam arbustos e pastagens (0,2 a 0,3), valores elevados indicam florestas temperadas e tropicais (0,6 a 0,8).
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DificuldadesSuperfícies não são lambertianasÞ Existe orientação preferencial de reflexãoEfeito da atmosfera: espalhamento molecular,
presença de gases, partículas de aerossol e nuvens
Þ Necessidade de correção
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Nuvens podem dificultar a análise:
Ilha de Bornéu, em setembro de 1999
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Dependendo da aplicação, é possível a utilização de mapas compostos como os exemplificados no slide anterior.
Outra possibilidade é excluir imagens contaminadas por nuvens das análises.
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Métodos para correção dos efeitos atmosféricosPartículas de aerossol:
Análise de várias imagens consecutivas escolhendo um valor que corresponda ao máximo índice de vegetação para cada pixel
Definição de um índice de vegetação pouco sensível a variações na concentração de partículas de aerossol na atmosfera
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ARVI
Atmospheric resistant vegetation index – Índice de vegetação resistente à atmofera
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RBNIR
RBNIRARVI
RB = 2R - B
onde NIR é a refletância medida no TOA na região espectral do infravermelho próximo, R é a refletância medida no TOA na região espectral do vermelho e B a refletância medida no TOA na região espectral do azul
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HipótesesPara a grande maioria de tipos de superfície,
refletâncias no vermelho e azul são similares
informação contida em RB é igual à contida em R
Para a grande maioria de tipos de aerossol, 1< α < 2, onde α é o coeficiente de Angström
efeito da atmosfera é ~ 2 vezes maior em B do que em R, i.e., efeito atmosférico em RB e muito menor que em R
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Se a profundidade óptica do aerossol no azul (λ ~ 420 nm) for igual a 1,0, quanto valeria no vermelho (λ ~ 680 nm)?Para α = 2Para α = 1
Lembrando que α = - ln(τ1/τ2)/ln(λ1/λ2)
onde τ, neste caso, é a profundidade óptica do aerossol
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Simulações numéricas indicam ARVI ~ NDVIARVI 4 vezes menos sensível que NDVI aos efeitos
da atmosferaARVI apresenta resultados:
melhores para superfícies com cobertura vegetal do que para solo exposto
ruins na presença de partículas da moda grossa (poeira ou sal marinho)
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EVI
Enhanced vegetation index – Índice realçado de vegetação
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EVICorreções para efeito de superfície abaixo da
copaCorreções para efeitos da atmosfera
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EVI
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Evolução temporal do desmatamento em Rondônia
Filme produzido pela NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio utilizando imagens do Landsat 5 e 7