Efeito Topográfico sobre a Resposta Espectral de Povoamentos Florestais de Pinus taeda Linnaeus no Sul do Brasil

Resumen

Este estudo tem como objetivo examinar a influência da variação sazonal da geometria da irradiância solar na resposta espectral de povoamentos florestais de Pinus taeda, localizados na Região Centro-Oeste do Estado de Santa Catarina, Brasil. A influência do efeito topográfico foi analisada por meio de medidas de refletância de superfície e índices de vegetação, obtidas a partir de três imagens MSI/Sentinel-2, adquiridas em baixo, médio e alto ângulo de elevação solar, no segundo semestre de 2018. A influência do efeito topográfico foi analisada a partir das oscilações de valor dos dados de sensoriamento remoto em comparação com as condições de iluminação, delineadas a partir das variações angulares de orientação de vertentes e declividade. Foram realizadas análises de correlação e regressão entre os dados espectrais e as condições de iluminação do terreno, definidas pelos valores do cosseno do ângulo de incidência. As medidas de refletância do dossel foram influenciadas diretamente pelo aspecto direcional da exposição a iluminação, e diminuições em seus valores foram identificadas nas porções do dossel com orientação contrária ao azimute solar (sul e sudoeste). Os índices de vegetação NDVI, WDRVI e NDRE, apresentaram valores superestimados nas porções sombreadas do dossel, devido às características espectrais dos dosséis do Pinus. O NDRE foi o índice menos sensível ao efeito topográfico, enquanto o EVI apresentou maior variação a ele associado. A aplicação da normalização topográfica mostrou-se eficaz em mitigar as diferenças entre os valores obtidos em diferentes condições de iluminação.

Topographic effect on the spectral response of Pinus taeda Linnaeus forest stands in Southern Brazil

A B S T R A C T

This study aims to examine the influence of seasonal variation of solar irradiance geometry on the spectral response of Pinus taeda forest stands, located in the Midwest Region of Santa Catarina State, Brazil. The influence of the topographic effect was analyzed using surface reflectance and vegetation indices measurements, obtained from three MSI/Sentinel-2 images, acquired at low, medium, and high solar elevation angle, in the second semester of 2018. The influence of the topographic effect was analyzed from the value oscillations of remote sensing data compared to the illumination conditions, delineated from the angular variations of aspect and slope. Correlation and regression analyses were performed between the spectral data and the terrain illumination conditions, defined by the values of the cosine of the incidence angle. The canopy reflectance measurements were directly influenced by the directional aspect of the lighting exposure, and decreases in their values were identified in the portions of the canopy with orientation contrary to the solar azimuth (south). The vegetation indices NDVI, WDRVI, and NDRE, showed overestimated values in the shaded portions of the canopy, due to the spectral characteristics of the pine canopies. The NDRE was the least sensitive index to the topographic effect, while the EVI showed a greater variation associated with it. The application of the topographic effect correction proved to be effective in mitigating the differences between the values obtained under different lighting conditions.

Key-words: remote sensing; Sentinel-2; forestry; solar geometry.