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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. A radiância varia com a iluminação.

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Presentation Transcript
n mero digital radi ncia e reflet ncia
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

a radi ncia varia com a ilumina o
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

conceito de radi ncia

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 cm2

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 mW cm-2 sr-1μm-1

aula sr 2002

conven o de simbologia
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

convers o de nd em radi ncia
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

convers o de nd em radi ncia1
Conversão de ND em Radiância

Lλ=NDλ * ((Lmaxλ– Lminλ)/255) + Lminλ

onde:

Lλ = Radiância do pixel na banda lambda

aula sr 2002

reflet ncia radi ncia normalizada pela ilumina o
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% 60% 80% 100%

aula sr 2002

a reflet ncia de determinado objeto em uma determinada faixa do espectro uma propriedade do objeto
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

conceito de reflet ncia
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.
  • Areflectância 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.

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convers o de radi ncia para reflet ncia e nd para reflet ncia
Conversão de Radiância para Refletância e ND para Refletância

Radiância do pixel em determinada banda = Lλ

Lλ = ND*((Lmax-Lmin)/255) + Lmin

Refletância do pixel em determinada banda = ρλ

ρλ = (π*Lλ*d2)/(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 mW cm-2μm-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:

  • Criar uma imagem refletância diretamente da imagem em ND, usando álgebra de imagens.
  • 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.

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convers o de nd para reflect ncia para landsat 5 sensor tm
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 = 40o; cos 40o = 0.766
  • Lmax, Lmin e Esol são específicas para cada banda, mas são as mesmas para qualquer imagem do sensor TM do Landsat 5

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convers o de nd para reflect ncia para landsat 7 sensor etm
Conversão de ND para reflectância para Landsat 7, sensor ETM

Lmax, Lmin têm valores diferentes conforme o ganho utilizado.

Valores de ESol no caso de Landsat 7 são quase iguais aos valores para Landsat 5. Dividir por 10 para converter para mw / (cm2 * micra).

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convers o de nd para reflect ncia para landsat 7 sensor etm1
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

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diferentes ganhos na banda landsat 7 etm4 em uma cena da amaz nia
Diferentes ganhos na banda Landsat-7 ETM4, em uma cena da Amazônia

Geralmente o ângulo de elevação solar na Amazônia excede 45o e o ganho é mantido baixo, mas na parte sul da Amazônia, o Sol pode ficar com menos de 45o de elevação em junho

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obtendo o padr o espectral com imagem do landsat 5
Obtendo o padrão espectral com imagem do Landsat 5
  • Para a imagem 231-062_880815, utilizar o arquivo Excel: <TM231-062_880815_DNparaRADeREF.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.

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para obter o nd m dio de uma popula o 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.

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