ABSTRACT In this present research, we assessed the performance of band algorithms in estimating chlorophyll-a (Chl-a) concentration based on bands of two new sensors: Operational Land Imager onboard Landsat-8 satellite (OLI/Landsat-8), and MultiSpectral Instrument onboard Sentinel-2A (MSI/Sentinel-2A). Band combinations designed for Thematic Mapper onboard Landsat-5 satellite (TM/Landsat-5) and MEdium Resolution Imaging Spectrometer onboard Envisat platform (MERIS/Envisat) were adapted for OLI/Landsat-8 and MSI/Sentinel-2A bands. Algorithms were calibrated using in situ measurements collected in three field campaigns carried out in different seasons. The study area was the Barra Bonita hydroelectric reservoir (BBHR), a highly productive aquatic system. With exception of the three-band algorithm, the algorithms were spectrally few affected by sensors changes. On the other hands, algorithm performance has been hampered by the bio-optical difference in the reservoir sections, drought in 2014 and pigment packaging.

Resumo: Técnicas de Sensoriamento Remoto, como a espectroscopia de campo fornecem informações mais detalhadas das características espectrais das plantas permitindo um melhor acompanhamento da cultura. O objetivo deste trabalho é analisar a influência do ângulo de visada na estimativa da Função de Distribuição de Reflectância Bidirecional (FDRB) no caso da cana-de-açúcar. Nesse sentido, foram avaliadas as variações decorrentes da mudança no ângulo de visada e conforme a região do espectro eletromagnético. O estudo da variação das curvas espectrais permite auxiliar o desenvolvimento de algoritmos para correção da FDRB em imagens de sensoriamento remoto. Portanto, as medições espectrais em ângulos no nadir e fora do nadir foram consideradas nos experimentos. O fator de anisotropia e o índice de anisotropia foram determinados com o objetivo de avaliar a variabilidade do BRDF nos dados espectrais da cana-de-açúcar. Aplicou-se o modelo de correção da FDRB de Walthall para reduzir os efeitos da FDRB nas curvas espectrais. Os resultados obtidos demonstraram que as assinaturas espectrais apresentaram forma similar variando principalmente a magnitude. O fator de anisotropia evidenciou um comportamento similar em todos os comprimentos de onda, assim como na análise visual das curvas espectrais da cana-de-açúcar, apresentando principalmente variação na intensidade nos diferentes ângulos de visada. Utilizando modelos como o de Walthall é possível reduzir o efeito da FRDB nas curvas espectrais aproximando as curvas para o nadir. Portanto, os efeitos da FRDB que ocorrem nos dados de sensoriamento remoto da vegetação podem ser minimizados pelo modelo. Esta conclusão contribui para o desenvolvimento de algoritmos adequados para produzir mosaicos calibrados radiometricamente a partir de imagens de sensoriamento remoto adquiridas por plataformas aéreas.

Abstract: Remote Sensing techniques, such as field spectroscopy provide information with a large level of detail about spectral characteristics of plants enabling the monitoring of crops. The aim of this study is to analyze the influence of viewing angle in estimating the Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) for the case of sugarcane. The study on the variation of the spectral reflectance profile can help the improvement of algorithms for correction of BRDF in remote sensing images. Therefore, spectral measurements acquired on nadir and different off-nadir view angle directions were considered in the experiments. Change both anisotropy factor and anisotropy index was determined in order to evaluate the BRDF variability in the spectral data of sugarcane. BRDF correction was applied using the Walthall model, thus reducing the BRDF effects. From the results obtained in the experiments, the spectral signatures showed a similar spectral pattern varying mainly in intensity. The anisotropy factor which showed a similar pattern in all wavelengths. The visual analysis of the spectral reflectance profile of sugarcane showed variation mainly in intensity at different angles. The use of Walthall model reduced the BRDF effects and brought the spectral reflectance profiles acquired on different viewing geometry close to nadir viewing. Therefore, BRDF effects on remote sensing data of vegetation cover can be minimized by applying this model. This conclusion contributes to developing suitable algorithms to produce radiometrically calibrated mosaics with remote sensing images taken by aerial platforms.

Esse artigo apresenta um método de filtragem de nuvem de pontos LASER para obtenção de um Modelo Digital de Terreno (MDT). O processo de filtragem é realizado com base em uma superfície aproximada gerada a partir de pontos amostrados sobre vias urbanas. Esses pontos são determinados por meio de linhas detectadas na imagem de intensidade do pulso laser via detector de Steger. A principal suposição do método é que o terreno tem um comportamento suave no interior das quadras e, dessa forma, os pontos amostrados ao longo das vias permitem, utilizando o método de interpolação por krigagem, uma representação adequada do terreno no interior das quadras, ou seja, relativamente próxima dos pontos LASER de terreno dessas regiões. Assim, a filtragem é realizada pela verificação da proximidade dos pontos da nuvem LASER original com a superfície aproximada gerada. Por fim, um MDT é obtido da nova amostra pelo método de interpolação por krigagem, melhorando a descrição da superfície. A partir dos experimentos realizados foi possível verificar a viabilidade do método proposto, com resultados de boa coerência visual e indicadores numéricos satisfatórios

This paper presents a method of filtering point clouds generated by laser scanning, to obtain a Digital Terrain Model (DTM). The filtering process is performed based on an approximated surface obtained from urban road points. These points are sampled in straight lines detected by Steger in the intensity image of the laser pulse. The main assumption of the method is that the ground has smooth behavior inside the block, so the sample laser points collected along the urban roads allow, using the kriging interpolation method, a suitable representation of the land inside the block, that is, relatively close to the ground point laser in these regions. Thus, filtering is performed by proximity of the original cloud laser points with approximate surface. For thus a DTM is obtained from the new sample by kriging interpolation method, increasing the description of the surface. From the experiments it was possible to verify the feasibility of the proposed method, with results of good visual consistency and satisfactory numerical indicators.

Resumo Objetivo: Nesta pesquisa, foi investigada a variabilidade espectral do coeficiente de absorção específico do fitoplâncton, a*φ, medido em um reservatório meso-a-hipertrófico tropical, com o objetivo de encontrar feições espectrais associadas à clorofila-a (chla) e pigmentos acessórios de diferentes espécies de fitoplâncton. Métodos Para realizar este trabalho, dois levantamentos de campo foram realizados em diferentes estações a fim de registrar a alta variação bio-ótica. O coeficiente de absorção do fitoplâncton, aφ, e a concentração de chla foram medidos em laboratório para estimar a*φ. Resultados O resultado indicou uma alta variação de comunidades de fitoplâncton tanto sazonalmente quanto espacialmente. As feições de absorção da chla estavam bem acentuadas em 440 nm e 675 nm. Conclusões Todas as curvas de a*φ exibiram um pico de absorção ao redor de 630 nm, associado ao pigmento ficocianina presente em cianobactérias. Alguns espectros apresentaram picos em torno de 460 nm, que está relacionado à presença de clorofila-b e clorofila-c (chlb e chlc, respectivamente), encontrados em algumas espécies de fitoplâncton. Por sua vez, as feições de absorção por carotenóides, por volta de 490 nm, também foram identificadas, entretanto, estavam bem definidas apenas em curvas adquiridas no outono. Essas feições espectrais são encontradas em grupos de fitoplânctons já identificados na área de estudo, como Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Cyanophyceae, Conjugatophyceae, Chrysophyceae, entre outros. Espera-se que os resultados obtidos nesse estudo possam ser úteis em estudos sobre sensoriamento remoto de águas interiores e eutrofização de reservatórios.

Abstract Aim: In this research, we investigated the spectral variability of the specific phytoplankton absorption coefficient, a*φ, measured in a tropical meso-to-hypertrophic reservoir, aiming to find spectral features associated with the chlorophyll-a (chla) and other accessory pigments present in different phytoplankton species. Methods To accomplish this research, two fieldworks were carried out in different seasons in order to report a high bio-optical variation. Phytoplankton absorption coefficient, aφ, and chla concentration were measured in laboratory to estimate a*φ. Results The outcomes have indicated that there is a remarkable phytoplankton community dynamic as spatially as seasonally. Chla absorption features were well-defined at 440 nm and 675 nm. Conclusions All the a*φ spectra exhibited the absorption peak around 630 nm associated with phycocyanin pigment present in cyanobacteria. Some spectra have shown a peak at about 460 nm, which is related to chlorophyll b and chlorophyll c (chlb and chlc, respectively) found in different phytoplankton species. In turn, absorption features of carotenoids around 490 nm also were identified, however, well defined just in curves measured in austral autumn. Such spectral features are found in phytoplankton groups already identified in the study area such as Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Cyanophyceae, Conjugatophyceae, Chrysophyceae, among others. We expect that the results are useful in researches about remote sensing of phytoplankton and eutrophication in reservoirs.

O uso do sensoriamento remoto voltado para a determinação de amostras de campo é de grande valia para estudos ambientais, uma vez que as imagens de satélite apresentam atributos capazes de avaliar a variabilidade espectral da superfície da água considerando uma área extensa. Desse modo, a abordagem deste trabalho objetiva definir um método de seleção estratificada de amostras baseada na variabilidade de imagens no espectro do visível e infravermelho oriundos do sensor Landsat-8/OLI. O método conta com a utilização de dados raster que representam o desvio padrão de uma série temporal de imagens Landsat-8/OLI e em seguida a definição automática de pontos de campo apoiada na técnica de amostragem estratificada aleatória. A escolha da imagem que deu origem a seleção dos pontos foi baseada na componente de maior variabilidade espectral por meio da técnica de Principal Componente. Como resultado foram obtidos vinte pontos representativos de um total de seis classes espectralmente semelhantes.

The use of remote sensing focused on the determination of field samples is of great value to environmental studies, since the satellite images have attributes able to assess the spectral variability of water surface considering a wide area. Thus, this approach aims to define a stratified working method of selecting samples based on images variability in the visible and infrared wavelengths derived from Landsat-8 / OLI sensor. The method relies on the use of raster data representing the standard deviation of a time series of images Landsat-8 / OLI and then the automatic setting field points supported by the stratified random sampling. The choice of the image that yielded the selection of the samples was based on the greatest spectral variation component by means of Principal Component technique. As a result were obtained twenty representative points of a total of six spectrally similar classes created by using a Geographic Information System.

Variações do valor de brilho de alvos da superfície podem ocorrer no registro realizado por sensores imageadores. A variação desses valores de brilho que ocorrem em função da distância do pixel ao centro da imagem é conhecida como efeito vinhete e sua correção tem como objetivo oferecer um ajuste de brilho homogêneo na imagem. A proposta deste trabalho é apresentar uma metodologia para determinar um modelo de minimização desse efeito vinhete com base numa função ajustada pelo método dos mínimos quadrados, a partir dos valores de brilho de sombras. Uma das hipóteses adotadas é de que as variações de brilho registrados em pixels de sombra sejam adequadas para representar os efeitos do vinhete. Considerando que o efeito vinhete possa ser modelado como uma tendência de variação espacial dos valores de brilho da imagem foi realizada a análise de superfície de tendência de um conjunto de pixels amostrados em regiões de sombras. Foram adotadas duas abordagens para representar os valores de sombras que foram processados. A primeira, baseada nos componentes R, G e B da imagem colorida; e a segunda estratégia, do componente I da imagem HSI. A fim de avaliar a metodologia realizou-se um estudo de caso com uma imagem aérea colorida. Os experimentos mostraram que o melhor resultado foi obtido pela aplicação do modelo nas componentes RGB, permitindo concluir que o efeito vinhete pode ser modelado com base em superfícies de tendência ajustadas aos valores RGB das sombras.

When registering spectral radiance from surface targets, digital numbers recorded by the imagery sensor may vary. Such variation causes imperfections on the images coming from aerial surveys. Variation in the image brightness related to the distance from the center of the image is known as the vignetting effect. Correcting this effect aims at achieving an homogeneous image brightness. The purpose of this paper is to present a specific methodology to determine a model in order to minimize this vignette effect based on a model fit by Least Squares Method (LSM), using digital numbers (DN) from shadowed regions. The main hypothesis is that the recorded DN of shadow pixels should be suitable to model the vignetting effect. Considering that the vignetting effect could be modeled as a trend of spatial image variation, a trend surface analysis of a sample of pixels from shadowed regions was carried out. Two approaches were adopted to represent the shadow regions of an image. The first one takes into account the components R, G, B of the aerial image within the visible spectral band, and the second one considers the component I of the HSI image. In order to evaluate the methodology, a study case with a color aerial image was carried out. The findings showed that the best results were obtained by applying the model in the RGB components, which allows to conclude that the vignetting effect can be modeled based on trend surfaces fit on shadow regions DN.

O propósito deste trabalho é ajustar um modelo de regressão múltipla em função de atributos de imagens de radar polarimétrico, para estimativa da variável morfológica "volume da haste" de macrófitas encontradas na planície de inundação da Amazônia, no Lago Grande de Monte Alegre (Pará - Brasil). Com esta estimativa, pretende-se avaliar o potencial dos dados polarimétricos do sensor ALOS/PALSAR, destacando a importância da informação de fase das imagens de radar. Para este estudo, foram coletados dados de campo em época próxima à aquisição do dado de radar. Variáveis morfológicas, como altura e diâmetro da haste emergente, de três espécies de macrófitas foram medidas em campo e usadas para derivar o "volume da haste", o qual foi modelado usando atributos da imagem de radar. Dois atributos da decomposição de Freeman-Durden, dois de Touzi e um de Pope apresentaram melhor desempenho na modelagem. Apesar do modelo não ter obtido um elevado coeficiente de determinação (44%), ele apresentou boa capacidade preditiva, já que todos os elementos de validação caíram dentro do intervalo de predição de 95% de confiança. Dentre as cinco variáveis independentes do modelo, quatro foram geradas a partir da informação de fase das imagens, o que reforça a importância dessa informação.

This work aims at modelling the morphological variable steam-volume of the macrophyte species as a function of the attributes derived from the ALOS/PALSAR polarimetric data using multiple regression technique. The study was carried out at Monte Alegre Lake, in the Amazon floodplain area, Pará State, Brazil. The modeled variable steam-volume was evaluated and the contribution of the phase information from the radar data was highlighted. The fieldwork was performed almost simultaneously to the radar acquisition. Macrophyte morphological variables were measured in the field and used to derive the stem-volume model regarding the attributes generated from the radar data. Although the adjusted coefficient of determination was not high ( 44%), the presented predictive ability and all validation elements were expected with 95% of confidence. Among the five independent variables of the model, four were generated from the phase information, which brings about this reliable information.