O uso de imagens SENTINEL-2 Uma nova inciativa - uma tendência cada vez mais presente.
Autor: Ricardo Negrão | Publicado: 2016-09-21T12:21:00-03:00


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O uso de imagens SENTINEL-2

Uma nova inciativa - uma tendência
cada vez mais presente.









Introdução



No quadro do programa de Monitorização Global do
Ambiente e Segurança (GMES) implementado conjuntamente pela ESA e CE, ESA está
desenvolvendo o sistema Sentinel-2, proporcionando globalmente com observações
ópticas com a aquisição sistemática de alta resolução (10-20 m) alta revisita
sob medida para as necessidades dos serviços de terra operacionais.



A missão Sentinel-2 vai oferecer uma combinação sem
precedentes da seguinte capacidades: (1) a cobertura global sistemática de
superfícies de terra: a partir de 56 ° de latitude Sul e 84 ° Norte, águas
costeiras e todo o mar Mediterrâneo; (2) de alta revisita: a cada 5 dias no
equador sob as mesmas condições de visualização com dois satélites; (3)
resolução espacial alta: 10m, 20m e 60m; (4) informações Multiespectral com 13
bandas no visível, infravermelho próximo e infravermelho curto, e (5) amplo
campo de visão: 290 km









Detalhamento dos níveis de
disponibilização e qualidade dos dados



Todos os dados adquiridos pelo instrumento ou sensor
MSI são sistematicamente processados para o Nível-1C pelo segmento Payload Data Ground Segment (PDGS). 

Produtos como Level-2A, comentarei em seguida. Os
principais níveis seguem abaixo: 





Level-0 – É o nível de dados brutos comprimidos coletados
pelo sensor. O produto de Nível 0 contém todas as informações necessárias para
gerar o Nível-1 (e superior).



Level-1A - É o nível de dados brutos não comprimidos com
bandas espectrais grosseiramente georreferenciados e dados auxiliares anexado.



Nota: Os produtos de nível 0 e Nível-1A não
são divulgadas para os usuários comuns.



Level-1B - É o nível onde os dados corrigidos na radiância. O
modelo geométrico físico é refinado usando pontos de controle disponíveis e
anexado ao produto, mas não é aplicado.





Level-1C - É o nível onde os dados fornecidos têm a sua refletância
ortorretificada na atmosfera (TOA), com subpixel registro multiespectral. Onde
máscaras de nuvem e de terra / água estão incluídos no produto.





&nbsp;&nbsp;Veja na imagem
abaixo um diagrama dos níveis







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&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Fonte: https://sentinel.esa.int



Resumo



O produto Nível-1C fornece imagens de projeção
ortorrectificada, onde é um dos seus processos metodológicos, foi usado um um
DEM para corrigir distorções geométricas de terra, é o que chamamos de
Top-Of-Atmosfera (TOA).&nbsp; Num segundo
momento, foram corrigidos efeitos de reflectância dos alvos utilizando
algoritmos como subpixel multi-espectral e registo multidata.



&nbsp;&nbsp;



Processamento NIVEL 2-A – uma proposta interessante
!!!





O processamento de Nível-2A Sentinel-2 fornece Nível-2
produtos (BOA refletância) a partir de produtos de Nível 1C (TOA refletância). Estes produtos não
são operacionalmente produzidos, mas pode ser gerada pelo utilizador utilizando
a caixa de ferramentas Sentinel-2.



O processamento Nível 2A está dividido em duas partes:





·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Cena
Classificação (SC) tem como objetivo proporcionar um mapa de classificação de
pixel (nuvem, sombras de nuvens, vegetação, solos / desertos, água, neve, etc.)

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·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Correção
Atmosférica (S2AC) visa transformar TOA refletância em refletância BOA.

<!--[if !supportLists]-->



Os algoritmos Nível-2A foram desenvolvidos por DLR /
Telespazio. Empresa alemã de consultoria, tecnologia e serviços de engenharia. (http://www.telespazio-vega.de/EN/Pages/default.aspx)



O processo consiste basicamente onde pixels
defeituosos, não-existentes e saturadas são excluídos das etapas de
processamento Nível-2A. A reflectância da superfície é realizada com a
resolução dos produtos nativos, dependendo da resolução de banda (10, 20 e 60
m). Os algoritmos de Nível-2A exigem informações derivadas de bandas com
diferentes resoluções. Alguns canais são reamostradas a 60 m para as
necessidades dos algoritmos.

A saída principal Nível-2A é um Bottom-Of-Atmosfera (BOA)
– onde o produto é submetido a processos de correção radiométrica. 



Para realizar a conversão de produto Nivel-1C para
Nivel- 2A – siga as instruções no link abaixo:



https://sentinel.esa.int/web/sentinel/technical-guides/sentinel-2-msi/level-2a/algorithm



&nbsp;&nbsp;



Na imagem, é possível perceber a diferença de cena
antes e após a correção atmosférica.







&nbsp;Dados TOA*** Nível-1C de imagem (à esquerda) e dados de
imagem BOA***
associados (direita) gerados pelas Sentinel-2 Toolbox – Fonte: https://sentinel.esa.int



*** - vide comentários
abaixo







Enfim, o processamento de nível-2A consiste na
classificação das cenas e correção atmosférica aplicada ao produto ortoimagem
do Nível-1C. Comentado logo acima







CORREÇÃO RADIOMÉTRICA/ATMOSFÉRICA



Existem conceitos importantes que devem ser
investigados antes de responder à pergunta acima. Na literatura sobre
sensoriamento remoto, é importante ter conhecimento sobre quais informações são
armazenadas nos valores de pixel por suas imagens, e como obter a partir dos
valores que eles têm para os valores que precisam.

Os processos podem ser chamados de: CALIBRAÇÕES





Número Digital (DN)



O termo genérico
para valores de pixel é o número Digital ou DN. É comumente utilizada para
descrever valores de pixels que ainda não foram calibrados em unidades
fisicamente significativas.



Se você só quer
olhar para uma imagem, e não pretendo interpretar os valores de pixel em termos
de algum valor fisicamente significativo, quantitativo, como radiância ou
refletância pode ser convincente manter sua imagem em seus valores originais
DN.



Radiância



É a quantidade
de radiação que vem a partir de uma área. Para obter uma imagem do brilho de
uma imagem não calibrada, e um ganho de compensação deve ser aplicada aos
valores de pixel. Estes valores de ganho e deslocamento são tipicamente
recuperados do metadados da imagem ou recebido do provedor de dados. A
plataforma Sentinel Application Platform(SNAP) &nbsp;fornece uma ferramenta chamada Calibração
Radiométrica que irá corrigir os valores DN a radiância para muitos produtos de
dados que são distribuídos com o ganho de calibração e valores de deslocamento
nos metadados. 



Tipicamente,
para análise quantitativa de dados de imagens multiespectrais ou
hiperespectrais, imagens de radiância são corrigidas para imagens de refletância.



&nbsp;&nbsp;

Refletância



A refletância é
a proporção da radiação que atinge uma superfície à radiação refletida fora
dele. Alguns materiais podem ser identificados pelo seu espectro de refletância,
por isso é comum para corrigir uma imagem de refletância como um primeiro passo
para a localização ou identificação de características de uma imagem.





Refletância no Topo da Atmosfera -TOA

Top-of-atmosphere reflectance (ou refletância
TOA) é a refletância medida por um sensor baseado no espaço voando mais alto do
que a atmosfera da Terra. Estes valores de refletância incluirão contribuições
de nuvens e aerossóis atmosféricos e gases. O processo converte valores de
nível de cinza (DN - digital number = valor do pixel) para valor de radiância no topo
da atmosfera



Refletância de superfície - BOA



Bottom-of-atmosphere reflectance (ou refletância
BOA) é a reflectância da superfície da Terra. Nuvens e outros componentes
atmosféricos não afectam os espectros de reflectância de superfície.
Tipicamente imagens de reflectância da superfície são derivados a partir de
imagens de radiância calibrados. A correção atmosférica vai estimar um valor de
pixel da superfície (a qual converte o valor da radiância no topo da atmosfera para o valor
de radiância na superfície) ou inferior da atmosfera, BOA. A refletância é feita a
partir do sinal gravado pelo sensor de satélite no topo da atmosfera (TOA).



Conclusão



Em resumo, é
comum para receber uma imagem não calibrada diretamente do provedor de dados,
em seguida, calibrá-lo para uma imagem de radiância. A imagem de radiância é
então correção atmosférica, resultando em uma imagem de refletância de
superfície. Neste ponto, a imagem de refletância está pronta para ser utilizada
para extrair a informação quantitativa sobre os recursos na superfície.





[. Quero agradecer
em especial ao meu nobre amigo Jorge Santos, cientista em PDI.


Por ter iniciado
todo o processo em busca do aperfeiçoamento na área e por todos os seus conhecimentos
honradamente compartilhados através das redes sociais, sobretudo em seu
excelente portal, visitem: http://www.processamentodigital.com.br].