Sensoriamento remoto hiperespectral para a caracterização e identificação mineral em solos tropicais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marco Antonio Pizarro
Data de Publicação: 1999
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/deise/1999/10.22.17.45
Resumo: O objetivo do presente trabalho foi avaliar o uso dos dados gerados pelo espectrômetro imageador Airborne Visible/InfraRed Imaging Spectrometer (AVIRIS) durante a missão Smoke, Sulfate, Clouds, and Radiation - Brazil (SCAR-B), no período de agosto a setembro de 1995, para a caracterização espectral e identificação mineral em solos de uma area de estudo localizada próximo a cidade de Campo Grande (MS). As imagens foram convertidas de valores de radiância para reflectância de superfície, através de um método de correção atmosférica baseado no modelo MODTRAN. Para facilitar a análise das características espectrais da área de estudo e da discriminação dos principais tipos de solos presentes, a Análise por Componentes Principais (ACP) foi aplicada sobre as imagens Airborne Visible InfraRed Imaging Spectrometer (AVIRIS) para reduzir a alta dimensionalidade de seu conjunto de bandas. As relações entre as curvas espectrais obtidas para 18 amostras de solos em laboratório pelo sensor InfraRed Intelligent Spectrometer (IRIS) e os espectros AVIRIS de pixels aproximadamente correspondentes aos locais de amostragem em campo foram estudadas. Para tal finalidade, a análise de correlação, a análise derivativa e o calculo do Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), a partir dos espectros dos pixels e das amostras de solo, foram sequencialmente aplicados. Finalmente, a técnica Spectral Feature Fitting (SFF) foi usada para a identificação na cena de alguns minerais do grupo dos óxidos de ferro (apetita e hematita) e do grupo das argilas (caulinita, montmorilonita e gibbsita). Os resultados obtidos indicaram que: (a) as classes de solo Podzolico Vermelho-Amarelo (PV), Latossolo Vermelho-Escuro (LE) e Latossolo Roxo (LR) podem ser discriminadas, principalmente, em função de seu albedo (primeira Componente Principal - CP1). A variação na forma dos espectros, associada a CP2 e CP3, propicia a discriminação da PV em relacao aos LR e LE, (b) as relações entre os espectros de laboratório (IRIS) e de aeronave (AVIRIS) refletem as diferenças inerentes aos dois ambientes de aquisição de dados. A contaminação de pixel por resíduos de vegetação fotossinteticamente ativa ou inativa afeta as correlações entre os dois conjuntos de todos, especialmente, na faixa entre 500 e 1.200 nm; (c) os solos da área de estudo são espectralmente dominados pela presença de hematita e caulinita, de acordo com os resultados obtidos com o uso da técnica SFF.
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As imagens foram convertidas de valores de radiância para reflectância de superfície, através de um método de correção atmosférica baseado no modelo MODTRAN. Para facilitar a análise das características espectrais da área de estudo e da discriminação dos principais tipos de solos presentes, a Análise por Componentes Principais (ACP) foi aplicada sobre as imagens Airborne Visible InfraRed Imaging Spectrometer (AVIRIS) para reduzir a alta dimensionalidade de seu conjunto de bandas. As relações entre as curvas espectrais obtidas para 18 amostras de solos em laboratório pelo sensor InfraRed Intelligent Spectrometer (IRIS) e os espectros AVIRIS de pixels aproximadamente correspondentes aos locais de amostragem em campo foram estudadas. Para tal finalidade, a análise de correlação, a análise derivativa e o calculo do Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), a partir dos espectros dos pixels e das amostras de solo, foram sequencialmente aplicados. Finalmente, a técnica Spectral Feature Fitting (SFF) foi usada para a identificação na cena de alguns minerais do grupo dos óxidos de ferro (apetita e hematita) e do grupo das argilas (caulinita, montmorilonita e gibbsita). Os resultados obtidos indicaram que: (a) as classes de solo Podzolico Vermelho-Amarelo (PV), Latossolo Vermelho-Escuro (LE) e Latossolo Roxo (LR) podem ser discriminadas, principalmente, em função de seu albedo (primeira Componente Principal - CP1). A variação na forma dos espectros, associada a CP2 e CP3, propicia a discriminação da PV em relacao aos LR e LE, (b) as relações entre os espectros de laboratório (IRIS) e de aeronave (AVIRIS) refletem as diferenças inerentes aos dois ambientes de aquisição de dados. 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In order to make the spectral analysis of the soil characteristics and to discriminate the main types of soils present in the area, Principal Components Analysis (PCA) was applied on the AVIRIS data. PCA reduced the high dimensionality of AVIRIS data. AVIRIS spectral data were compared to laboratory IRIS (InfraRed Intelligent Spectroradiometer) data of 18 soil samples. Correlation analysis, derivative analysis and the calculation of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), were applied for both laboratory and AVIRIS data. Finally, the Spectral Feature Fitting (SFF) technique was used for the identification of some minerals in the AVIRIS scene. The main minerals studied were from the group of the iron oxides (hematite and goethite) and from the group of the clays (kaolinite, montmorillonite and gibbsite). The main results were: (a) the soil classes Podzólico Vermelho-Amarelo (PV, Arenica Abruptic Paleudult), Latossolo Vermelho-Escuro (LE, Typic Haplorthox) and Latossolo Roxo (LR, Typic Acrorthox ) could be discriminated, mainly, in function of their albedo (first Principal Component - PC1). The variation in the shape of the spectra, associated with PC2 and PC3, allowed the discrimination of PV in relation to LR and LE; (b) the relationships among the laboratory (IRIS) and field (AVIRIS) spectra reflected the inherent differences between both data sources mainly due to the influence of the atmosphere; c) the pixel contamination by residues of photosynthetic or non-photosynthetic vegetation affected the correlations between the two groups of data, especially in the 500-1,220 nm spectral region; (d) the soils in the studied area are spectrally dominated by the presence of hematite and kaolinite, according to the results obtained from the use of the SFF technique. The results showed the potential of imaging spectroscopy in characterizing the albedo variations, shapes of the spectra and mineral absorption. Thus, by using this approach, it was possible to discriminate different tropical soil classes and to identify surface materials on a pixel basis.http://urlib.net/sid.inpe.br/deise/1999/10.22.17.45info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:52:23Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/banon/2001/04.03.15.38.07-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:52:24.239Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false
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