DIRECTIONAL EFFECTS ON THE SPECTRAL RESPONSE OF PINUS ELLIOTTII STANDS CULTIVATED IN SUBTROPICAL LATITUDES
Resumo
Técnicas e produtos associados de sensoriamento remoto são uma alternativa eficiente e de baixo custo, com grande potencial para o monitoramento de cultivos de Pinus. No entanto, ainda não existem estudos conclusivos sobre a magnitude dos efeitos direcionais causados pela geometria de aquisição de dados por instrumentos orbitais com amplo campo de visada, considerando a arquitetura do dossel de Pinus. Este trabalho investiga a influência da geometria de visada na aquisição de dados de reflectância e índices de vegetação normalmente usados no monitoramento de povoamentos florestais de Pinus. Para a realização do trabalho foram adquiridas duas séries multitemporais de medidas de reflectância dos produtos MOD09GA e MCD43A4, sem e com aplicação da normalização ao nadir, respectivamente, sendo essas amostradas de acordo com o ângulo zenital de visada e em pares de datas consecutivas com observações realizadas em direções opostas de imageamento. A influência dos efeitos direcionais na resposta dos índices de vegetação Enhanced Vegetation Index, Normalized Difference Vegetation Index, e Wide Dynamic Range Vegetation Index foi verificada a partir de análise de variância (ANOVA). As medidas de reflectância foram influenciadas pelos efeitos direcionais, apresentando menores valores na direção do espalhamento frontal e maiores valores na direção do retroespalhamento. Dentre os três índices de vegetação estudados, o EVI foi o mais sensível aos efeitos direcionais. Entretanto, quando calculado com reflectância normalizada ao nadir, a influência direcional sobre o EVI foi amplamente reduzida quando comparada com àquela vista sobre os outros dois índices de vegetação.
Palavras-chave
Texto completo:
PDF (English)Referências
BOURSCHEIDT, V.; BREUNIG, F. M. Variação do fator de reflectância bidirecional da floresta de Missiones, Argentina: integração de dados MODIS através do Google Earth Engine. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 18., Santos, 2017. Proceedings... São José dos Campos: INPE, 2017. p. 1161-1168.
BREUNIG, F. M.; GALVÃO, L. S.; FORMAGGIO, A. R.; EPIPHANIO, J. C. N. Directional effects on NDVI and LAI retrievals from MODIS: a case study in Brazil with soybean. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 13, p. 34-42, 2011.
BREUNIG, F. M.; GALVÃO, L. S.; SANTOS, J. R.; GITELSON, A. A.; MOURA, Y. M.; TELES, T. S.; GAIDA, W. Spectral anisotropy of subtropical deciduous forest using MISR and MODIS data acquired under large seasonal variation in solar zenith angle. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 35, p. 294-304, 2015.
GAIDA, W.; BREUNIG, F. M.; GALVÃO L. S.; TELES, T. S.; BALBINOT, R. Variações da reflectância e dos índices de vegetação em função dos parâmetros da modelagem topográfica no Parque estadual do Turvo, Rio Grande do Sul, Brasil. Investigaciones Geográficas, n. 91, p. 105-123, 2016.
GALVÃO, L. S.; DOS SANTOS, J. R.; ROBERTS, D. A.; BREUNIG, F. M.; TOOMEY, M.; MOURA, Y. M. On intra-annual EVI variability in the dry season of tropical forest: a case study with MODIS and hyperspectral data. Remote Sensing of Environment, v. 115, n. 9, p. 2350-2359, 2011.
GALVÃO, L. S.; BREUNIG, F. M.; SANTOS, J. R.; MOURA, Y. M. View-illumination effects on hyperspectral vegetation indices in the Amazonian tropical forest. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 21, p. 291-300, 2013.
GALVÃO, L. S.; BREUNIG, F. M.; TELES, T. S.; GAIDA, W.; BALBINOT, R. Investigation of terrain illumination effects on vegetation indices and VI derived phenological metrics in subtropical deciduous forests. GIScience & Remote Sensing, v. 53, n. 3, p. 360-381, 2016.
GAO, F.; HE, T.; MASEK, J. G.; SHUAI, Y.; SCHAAF, C. B.; WANG, Z. Angular effects and correction for medium resolution sensors to support crop monitoring. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, v. 7, n. 11, p. 4480-4489, 2014.
GITELSON, A. A. Wide Dynamic Range Vegetation Index for remote quantification of biophysical characteristics of vegetation. Journal of Plant Physiology, v. 161, p. 165-173, 2004.
GU, L.; SHUAI, Y.; SHAO, C.; XIE, D.; ZHANG, Q.; LI, Y.; YANG, J. Angle effect on typical optical remote sensing indices in vegetation monitoring. Remote Sensing, v. 13, 1699, 2021.
HUETE, A. R.; DIDAN, K.; MIURA, T.; RODRIGUEZ, E. P.; GAO, X.; FERREIRA, L. G. Overview of the radiometric and biophysical performance of the MODIS vegetation indices. Remote Sensing of Environment, v. 83, n. 1-2, p. 195-213, 2002.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Produção da extração vegetal e da silvicultura 2019. Rio de Janeiro: IBGE, 2020. Available at: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/periodicos/74/ pevs_2019_ v34_informativo.pdf>. Accessed on: 05 mar 2021.
JUSTICE, C. O.; VERMOTE, E.; TOWNSHEND, J. R. G.; DEFRIES, R.; ROY, D. P.; HALL, D. K.; SALOMONSON, V. V.; PRIVETTE, J. L.; RIGGS, G.; STRAHLER, A.; LUCHT, W.; MYNENI, R. B.; KNYAZIKHIN, Y.; RUNNING, S. W.; NEMANI, R. R.; WAN, Z.; HUETE, A. R.; VAN LEEUWEN, W.; WOLFE, R. E.; GIGLIO, L.; MULLER, J. -P.; LEWIS, P.; BARNSLEY, M. J. The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS): land remote sensing for global change research. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 36, n. 4, p. 1228-1249, 1998.
KÄFER, P. S.; REX, F. E.; BREUNIG, F. M.; BALBINOT, R. Modeling Pinus elliottii growth with multitemporal Landsat data: a study case in southern Brazil. Bulletin of Geodetic Sciences, v. 24, n. 3, p. 286-299, 2018.
LEÓN-TAVARES, J.; ROUJEAN, J. -L.; SMETS, B.; WOLTERS, E. Correction of directional effects in VEGETATION NDVI time-series. Remote Sensing, v. 13, n. 6, 2021.
LOBELL, D. B.; ASNER, G. P.; LAW, B. E.; TREUHAFT, R. N. View angle effects on canopy reflectance and spectral mixture analysis of coniferous forests using AVIRIS. International Journal of Remote Sensing, v. 23, n. 11, p. 2247-2262, 2002.
LOS, S. O.; NORTH, P. R. J.; GREY, W. M. F.; BARNSLEY, M. J. A method to convert AVHRR Normalized Difference Vegetation Index time series to a standard viewing and illumination geometry. Remote Sensing of Environment, v. 99, n. 4, p. 400-411, 2005.
MOURA, Y. M.; GALVÃO, L. S.; SANTOS, J. R.; ROBERTS, D. A.; BREUNIG, F. M. Use of MISR/Terra data to study intra- and inter-annual EVI variations in the dry season of tropical forest. Remote Sensing of Environment, v. 127, p. 260-270, 2012.
MOURA, Y. M.; HILKER, T.; LYAPUSTIN, A. I.; GALVÃO, L. S.; DOS SANTOS, J. R.; ANDERSON, L. O.; DE SOUSA, C. H. R.; ARAI, E. Seasonality and drought effects of Amazonian forests observed from multi-angle satellite data. Remote Sensing of Environment, v, 171, p. 278-290, 2015.
RAUTIAINEN, M.; LUKEŠ, P.; HOMOLOVÁ, L.; HOVI, A.; PISEK, J.; MÕTTUS, M. Spectral properties of coniferous forests: a review of in situ and laboratory measurements. Remote Sensing, v. 10, n. 2, p. 2071-20728, 2018.
ROUSE, J. W.; HAAS, R. H.; SCHELL, J. A.; DEERING, D. W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. In: ERTS-1 SYMPOSIUM, 3., 1973, Washington/DC. Proceedings... Washington/DC: NASA, 1973. p. 309-317.
SAMANTA, A.; KNYAZUKHIN, Y.; XU, L.; DICKINSON, R. E.; FU, R.; COSTA, M. H.; SAATCHI, S. S.; NEMANI, R. R.; MYNENI, R. B. Seasonal changes in leaf area of Amazon forests from leaf flushing and abscission. Journal of Geophysical Research Biogeosciences, v. 117, n. G1, 2012.
SCHAAF, C. B.; WANG, Z. MCD43A4 MODIS/Terra + Aqua BRDF/Albedo Nadir BRDF Adjusted Reflectance Daily L3 Global - 500 m v006. Sioux Falls: NASA EOSDIS Land Processes DAAC, 2015. Available at: . Accessed on: 19 Sep. 2020.
SIMS, D. A.; RAHMAN, A. F.; VERMOTE, E. F.; JIANG, Z. Seasonal and inter-annual variation in view angle effects on MODIS vegetation indices at three forest sites. Remote Sensing of Environment, v. 115, n. 12, p. 3112-3120, 2011.
SMOLANDER, S.; STENBERG, P. Simple parameterizations of the radiation budget of uniform broadleaved and coniferous canopies. Remote Sensing of Environment, v. 94, n. 3, p. 355-363, 2005.
STENBERG, P.; MÕTTUS, M.; RAUTIAINEN, M. Photon recollision probability in modelling the radiation regime of canopies - a review. Remote Sensing of Environment, v. 183, p. 98-108, 2016.
TUKEY, J. W. The problem of multiple comparisons. Princeton: Mimeograph Princeton University, 1953.
VAN BEEK, J.; TITS, L.; SOMERS, B.; DECKERS, T.; JANSEENS, P.; COPPIN, P. Viewing geometry sensitivity of commonly used vegetation indices towards the estimation of biophysical variables in orchards. Journal of Imaging, v. 2, n. 2, p. 1-20, 2016.
VERMOTE, E. F.; WOLFE, R. MOD09GA MODIS/Terra Surface Reflectance Daily L2G Global 1kmand 500m SIN Grid V006. Sioux Falls: NASA EOSDIS Land Processes DAAC, 2015. Available at: . Accessed on: 19 Sep. 2020.
VERRELST, J.; SCHAEPMAN, M. E.; KOETZ, B.; KNEUBÜHLER, M. Angular sensibility analysis of vegetation indices derived from CHRIS/PROBA data. Remote Sensing of Environment, v. 112, n. 5, p. 2341-2353, 2008.
WEN, J.; LIU, Q.; XIAO, Q.; LIU, Q.; YOU, D.; HAO, D.; WU, S.; LIN, X. Characterizing land surface anisotropic reflectance over rugged terrain: a review of concepts and recent developments. Remote Sensing, v. 10, n. 3, p. 1-30, 2018.
WEYERMANN, J.; DAMM, A.; KNEUBÜHLER, M.; SCHAEPMAN, M. E. Correction of reflectance anisotropy effects of vegetation on airborne spectroscopy data and derived products. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 52, n. 1, p. 616-627, 2014.
WU, S.; WEN, J.; GASTELLU-ETCHEGORRY, J. -P.; LIU, Q.; YOU, D.; XIAO, Q.; HAO, D.; LIN, X.; YIN, T. The definition of remotely sensed reflectance quantities suitable for rugged terrain. Remote Sensing of Environment, v. 225, p. 403-415, 2019.
DOI: http://dx.doi.org/10.5380/raega.v56i0.85857
