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Tipo do documento: Tese
Título: Monitoramento ambiental da superfície da terra utilizando dados de satélite de órbita geoestacionária: estudo de caso com o meteosat second generation
Título(s) alternativo(s): Environmental monitoring of the earth surface using geostationary orbit satellite data: case study with meteosat second generation
Autor: Silveira Junior, Carlos Roberto da
Currículo Lattes do Autor: http://lattes.cnpq.br/5503461601783322
Primeiro orientador: Ferreira Junior, Laerte Guimarães
Currículo Lattes do primeiro orientador: http://lattes.cnpq.br/8647270006257055
Primeiro coorientador: Silva, Bernardo Barbosa da
Currículo Lattes do primeiro coorientador: http://lattes.cnpq.br/8285693170429747
Primeiro membro da banca: Ferreira Junior, Laerte Guimarães
Segundo membro da banca: Ferreira, Nilson Clementino
Terceiro membro da banca: Luiz, Gislaine Cristina
Quarto membro da banca: Oliveira, Ivanilton José de
Quinto membro da banca: Ferreira, Manuel Eduardo
Resumo: Satélites de órbita geoestacionária, comumente utilizados para o monitoramento meteorológico, fornecem, em novas séries, possibilidades de monitoramento ambiental da vegetação, tendo como vantagem maior resolução temporal quando comparado a dados de satélites de órbita polar. Porém, é necessário conhecer características e limitações do dado para, assim, obter os indicadores biofísicos. Para tanto, a proposta deste trabalho é investigar e conhecer o potencial de indicadores ambientais para monitoramento da superfície da Terra a partir de dados de satélite de órbita geoestacionária, especificamente o Meteosat-10 da série MSG (Meteosat Second Generation), com vistas a valorar suas características temporal e espacial. Para tanto, buscou-se identificar os desafios inerentes para obtenção de indicadores biofísicos para o Brasil, o qual apresenta como principal limitação o alto ângulo de visada. Objetivou-se, ainda, analisar os resultados de técnicas de correção (geométrica e atmosférica) e fusão de bandas para aumentar a correlação do NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) MSG com o MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Em seguida, com o intuito de identificar o potencial dos dados, os indicadores NDVI e NDWI (Normalized Difference Water Index) foram utilizados para o monitoramento da sazonalidade ambiental de bacias hidrográficas. O período da base de dados de estudo foi de 2013 a 2015. Como resultado, o NDVI MSG obtido no intervalo de 10:00 h às 12:00 h apresenta alta correlação (p > 0,8) com o MOD09, sendo capaz de obter uma imagem sobre o estado de Goiás com 95% de cobertura de pixels, no intervalo de 12 dias, enquanto o MOD09 obtém no intervalo de 16 dias. Porém, a máscara de nuvens do MSG apresenta alta porcentagem de erro (21%), ao indicar nuvem quando os pixels MOD09 marcam toda a área como livre de nuvem. O uso da banda pancromática, na operação de fusão de bandas, não agregou melhorias aos resultados. Da mesma forma, a correção geométrica é um ajuste fino que, nestas análises, não apresentou aumento significativo da correlação dos dados. Por outro lado, a correção atmosférica mantém a correlação dos dados e aumenta o valor do NDVI, aproximando mais ao valor NDVI MODIS. Em uma análise de componentes principais e classificação não-supervisionada o NDVI MSG foi superior ao NDVI MOD13, com concordância substancial para agricultura anual (K = 0,73) e considerável para pastagem (K = 0,35) e vegetação natural (K = 0,34). Ao analisar a sazonalidade de bacias hidrográficas pode-se identificar e compreender padrões sazonais em diferentes regiões e classes de uso. O NDVI e o NDWI apresentaram maior correlação com a precipitação de dois meses anteriores (r > 0,84) e alta correlação entre si (r > 0,94), sendo que o NDWI apresenta maior sensibilidade na abstração do comportamento sazonal, permitindo identificar tendências de menor estresse hídrico em determinadas bacias do estado de Goiás. Os resultados demonstram o potencial de indicadores biofísicos de vegetação a partir de dados do satélite geoestacionário Meteosat-10 para o monitoramento da cobertura da Terra.
Abstract: Satellites of geostationary orbit, commonly used for meteorological monitoring, provide, in new series, the possibility of environmental monitoring of the vegetation, having the advantage of greater temporal resolution, when compared to polar orbiting satellite data. However, it is necessary to know the characteristics and limitations of the data in order to obtain the biophysical indicators. Therefore, the purpose of this work is to investigate and to know the potential of environmental indicators to monitor the surface of the earth from geostationary orbit satellite data, specifically Meteosat-10 of the MSG (Meteosat Second Generation) series, with a view to assess their temporal and spatial characteristics. In order to do so, we sought to identify the inherent challenges for obtaining biophysical indicators for Brazil, which has as main limitation the high viewing angle. As well as, analyzing the results of correction techniques (geometric and atmospheric) and band fusion to increase the correlation of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) with MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). In order to identify the potential of the data, the NDVI and NDWI (Normalized Difference Water Index) indicators were used to monitor the environmental seasonality in the basin scale. The study database period was from 2013 to 2015. As a result the NDVI MSG, obtained in the interval from 10:00 to 12:00 am, presents a high correlation (p> 0.8) with the MOD09, being able to to obtain an image about the state of Goiás with 95% coverage of pixels in the interval of 12 days, while the MOD09 obtains in the interval of 16 days. However, the MSG cloud mask presents a high percentage of error (21%), showing cloud when the MOD09 pixels mark the entire area as cloud-free. The use of the panchromatic band in the band fusion operation did not add to the results. Likewise, the geometric correction is a fine adjustment that, in these analyzes, did not present an increase in the correlation of the data. On the other hand, the atmospheric correction maintains the correlation of the data and increases the value of the NDVI, approaching more to the value NDVI MODIS. In an analysis of major components and unsupervised classification the NDVI MSG was superior to NDVI MOD13, with substantial agreement for annual agriculture (K = 0.73) and considerable for pasture (K = 0.35) and natural vegetation (K = 0, 34). By analyzing the seasonality of river basins, one can identify and understand seasonal patterns in different regions and classes of use. The NDVI and NDWI presented a higher correlation with the precipitation of two months ago (r > 0.84) and high correlation with each other (r > 0.94), with NDWI being more sensitive to the abstraction of seasonal behavior, allowing identification tendencies in some basin of Goias state. The results demonstrate the potential of biophysical vegetation indicators from geostationary satellite Meteosat-10 to monitor the land cover.
Palavras-chave: Satélite geoestacionário
Meteosat-10
NDVI
NDWI
Gestationary sattelite
Área(s) do CNPq: SANEAMENTO AMBIENTAL::QUALIDADE DO AR, DAS AGUAS E DO SOLO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Goiás
Sigla da instituição: UFG
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-graduação (PRPG)
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais (PRPG)
Citação: SILVEIRA JUNIOR, Carlos Roberto da. Monitoramento ambiental da superfície da terra utilizando dados de satélite de órbita geoestacionária: estudo de caso com o meteosat second generation. 2018. 177 f. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/9687
Data de defesa: 20-Mar-2018
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Ambientais (PRPG)

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