Avaliação de técnicas para obtenção do NDVI MSG de qualidade para monitoramento da superfície do solo

Resumo

Os satélites geoestacionários representam uma alternativa de alta resolução temporal para o monitoramento da superfície do solo em comparação com os satélites em órbita polar. Entretanto, em ângulos de visão elevados, alguns fatores influenciam a refletância da superfície, diminuindo a qualidade dos índices de vegetação, sendo importante o uso de técnicas de correção atmosférica e geométrica. Este artigo tem como objetivo avaliar dados do satélite de órbita geoestacionária MSG (Meteosat Second Generation) para obter o índice de vegetação de qualidade NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) em regiões de alto ângulo de visão, tendo como área de estudo o estado de Goiás, no Brasil. As imagens MODIS (MODerate Image Spectroradiometer) foram utilizadas como referência para identificar características temporais das observações quanto à composição do produto e avaliar o desempenho das técnicas avaliadas. O período de estudo foi de 2013 a 2015. Como resultado, o NDVI MSG, obtido das 10h às 12h, horário local, fornece uma imagem com 95% de cobertura de pixel, em 12 dias, enquanto o MOD09 a obtém em 16 dias. A correção geométrica é um ajuste fino que não apresentou maior correlação de dados. Por outro lado, a correção atmosférica mantém a correlação dos dados e aumenta o valor do NDVI, aproximando-o do valor do NDVI MODIS. Executando uma aplicação PCA (Principal Component Analysis) usando a técnica de classificação k-means não supervisionada, o NDVI MSG forneceu resultados superiores em comparação ao MODIS, demonstrando o potencial de dados geoestacionários para o monitoramento da superfície do solo

Evaluation of techniques for improvement of NDVI MSG quality for soil surface monitoring

A B S T R A C T

Geostationary satellites represent a high temporal resolution alternative for ground surface monitoring compared to polar orbiting satellites. However, at high viewing angles, some factors influence surface reflectance, decreasing the quality of vegetation indices, reason why it is important to use atmospheric and geometric correction techniques. This article aims to evaluate data from the MSG (Meteosat Second Generation) geostationary orbit satellite to obtain the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) quality vegetation index in high viewing angle regions, having as study area the state of Goiás, in Brazil. MODIS (MODerate Image Spectroradiometer) images were used as a reference to identify temporal characteristics of the observations for product composition and to evaluate the performance of the evaluated techniques. The study database period was 2013-2015. As a result, the NDVI MSG, obtained from 10:00 to 12:00 local time, provides an image with 95% pixel coverage, within 12 days, while MOD09 gets it within 16 days. Geometric correction is a fine-tuning that did not present increased correlation of data. On the other hand, atmospheric correction maintains the correlation of the data and increases the value of NDVI, bringing it closer to the NDVI MODIS value. Performing a PCA (Principal Component Analysis) application using the unsupervised k-means classification technique, NDVI MSG provided superior results compared to MODIS, demonstrating the potential of geostationary data for soil surface monitoring.

Keywords: MSG, NDVI, 6S, BRDF, geostationary orbit satellite