TEMPORAL STABILITY OF TUZ GÖLÜ AND ATACAMA DESERT REFERENCE SURFACES FOR ABSOLUTE CALIBRATION OF ORBITAL SENSORS
Authors: Pinto Cibele Teixeira , Ponzoni Flávio Jorge , Castro Ruy Morgado 
Published: March 2017

ABSTRACT. The vicarious absolute calibration of electro-optical sensors dedicated to the Earth observation includes the definition of a reference surface from which radiometric measurements taken from the ground are compared to the effective radiance measured by the sensor in orbit. In order to facilitate the surface radiometric characterization process and consequently the sensor radiometric calibration, it is desirable that the surface presents, besides additional characteristics, temporal reflectance stability. This study aimed to evaluate the temporal stability of two potential reference surfaces for radiometric calibration of orbital electro-optical sensors located at: Tuz Gölü Salar in Turkey and Atacama Desert in Chile. Therefore, a temporal analysis of the radiometric properties of these two surfaces using cloud free images of TM/Landsat 5 sensor, acquired from 2003 to 2011, was performed. It was concluded, based on statistical criteria, that both reference surfaces do not presented temporal stability. Nevertheless, both surfaces may still be used for sensor calibration purposes if they were submitted to further spectral characterization with higher frequency and/or if the surfaces were considered stable “enough” within a certain limit of variation in reflectance. Taking that into account, according to the results of this work, it can be stated that Tuz G¨ol¨u surface reflectance has temporal stability within a range of 3-14% and the Atacama Desert better than 6%.Keywords: Earth observation sensors, radiometric calibration, reflectance, TM/Landsat 5.RESUMO. A primeira etapa para a realização da calibração absoluta de sensores de observação da Terra é a definição de uma superfície de referência. Um dos métodos mais comuns de calibração após o lançamento do sensor utiliza medições radiométricas de áreas localizadas na superfície terrestre. Para facilitar o processode caracterização da superfície e consequentemente o processo de calibração radiométrica, é desejável que a superfície apresente, entre outras características, estabilidade temporal. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a estabilidade temporal de duas superfícies de referência potenciais para a calibração radiométrica de sistemas sensores eletro-ópticos: o salar de Tuz Gölü na Turquia e o deserto de Atacama no Chile. Para tanto, foi realizada uma análise temporal do comportamento espectral das duas superfícies por meio de imagens do sensor TMabordo do Landsat 5 livres de nuvens adquiridas nos anos de 2003 a 2011.De acordo com os resultados obtidos foi possível concluir, segundo os critérios estatísticos, que as duas superfícies de referência não apresentam estabilidade temporal. Apesar disso, as duas superfícies ainda podem ser utilizadas para calibração de sensores. Nesse caso, deve-se caracterizar espectralmente as duas áreas com maior frequência e/ou considerar a superfície como sendo “suficientemente” estável se a variação na reflectância ao longo do tempo for menor do que um determinado valor. Se esta consideração for feita pode-se afirmar, segundo o resultado desse trabalho, que Tuz Gölü tem estabilidade temporal entre 3 a 14% e o deserto de Atacama melhor do que 6%.Palavras-chave: sensores de observação da Terra, calibração radiométrica, reflectância, TM/Landsat 5.