00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA - CTEC
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Avaliação de métodos de correção atmosférica para Sentinel-2 em um sistema estuarino-lagunar tropical
Título(s) alternativo(s): Assessment of atmospheric correction methods for Sentinel-2 in a tropical estuarine-lagoon system
Autor(es): Jucá, Lorena Braga Quintella
Primeiro Orientador: Fragoso Junior, Carlos Ruberto
metadata.dc.contributor.referee1: Lins, Regina Camara
metadata.dc.contributor.referee2: Costa, Amesson Marques da
Resumo: Ecossistemas aquáticos continentais são passíveis de pressões ambientais naturais e antrópicas. O entendimento das consequências dessas pressões nestes ambientes é limitado pela ausência de dados de qualidade de água consistentes, medidos sistematicamente e numa resolução temporal e espacial suficientes. A realização de medições in situ se mostram cada vez mais desafiadoras, tendo em vista as interações complexas entre processos físicos, biológicos e químicos nesses ambientes, além de dificuldades como difícil acesso à área monitorada e custos para realização das idas a campo e análises em laboratório. O sensoriamento remoto se mostra, assim, uma ferramenta útil para um monitoramento contínuo e de grande abrangência espacial. A missão Sentinel-2, com seus sensores multiespectrais, apresenta características radiométricas e espectrais adequadas para aplicações ópticas em águas continentais, ambientes de transição e oceanos. Somando-se à resolução espacial de 10, 20 e 60 m e resolução temporal de 5 dias no equador, essas características são favoráveis para o monitoramento da qualidade de água de ecossistemas aquáticos continentais como, por exemplo, o Complexo Estuarino-Lagunar Mundaú-Manguaba (CELMM), situado no estado de Alagoas, que recebe aporte de fontes de poluição como efluentes sanitários e da atividade sucroalcooleira. Percebe-se uma lacuna na avaliação de métodos de correção atmosférica em sistemas estuarinos tropicais, sobretudo com um sensor de alta resolução espacial, dotado de bandas espectrais estratégicas para uso em modelos bio-ópticos e com perspectiva de continuidade nos próximos anos. Como os sensores multiespectrais da missão têm forte influência de espalhamentos atmosféricos causados por gases e aerossóis, reflexão especular na superfície, efeitos de adjacência e outros, a radiância, parâmetro medido pelos sensores, necessita ser corrigida. Portanto, este trabalho propõe avaliar a performance de diferentes algoritmos de correção atmosférica de imagens da Missão Sentinel-2 aplicados a um sistema estuarino-lagunar tropical, neste caso o CELMM. Na laguna Manguaba, constatou-se melhor desempenho do iCOR e Sen2Cor de uma maneira geral, ainda que tenham sofrido de efeitos de adjacência provocados por nuvens. Para a laguna Mundaú, os métodos de correção mostraram grande variabilidade entre os valores de R² e grandes divergências da assinatura espectral da coluna d’água. Sobre o CELMM avaliado na forma de medianas, de forma geral iCOR mostrou melhor correlação com as medições in situ. A alta cobertura de nuvens na região dificultou a aplicação dos algoritmos, seja prejudicando a remoção de aerossóis ou provocando espalhamento próprio, além das características de uso e ocupação do solo em torno do CELMM que provocaram diferenças no desempenho dos algoritmos entre as lagunas Manguaba e Mundaú.
Abstract: Continental aquatic ecosystems are subject to natural and anthropogenic environmental pressures. The understanding of the consequences of these pressures on those environments is limited by the absence of consistent water quality data, measured systematically and at sufficient temporal and spatial resolutions. Execution of in situ measurements are proving to be increasingly challenging considering complex interactions among physical, biological and chemical processes on these environments, aside from other adversities such as difficult access to the monitored area and costs for field campaigns and laboratory analysis. Thus, remote sensing proves to be a useful tool for continuous and wide-ranging monitoring. Sentinel-2 mission, with its multispectral sensors, has radiometric and spectral characteristics suitable for optical applications on inland waters, transition environments and oceans. In addition to the spatial resolution of 10, 20 and 60 m and temporal resolution of 5 days at the equator, these characteristics are favorable to water quality monitoring of continental aquatic ecosystems such as Mundaú-Manguaba Estuarine-Lagoon System (MMELS), located at the state of Alagoas, which receives input from pollution sources such as sanitary effluents and from sugarcane industry. A gap is noticeable in the evaluation of atmospheric correction methods on tropical estuarine systems, especially using a sensor equipped with high spatial resolution and strategic spectral bands for use in bio-optical models and with a perspective of continuity for the next years. As the mission’s multispectral sensors undergo strong influence of atmospheric scattering caused by gases and aerosols, specular reflection, adjacency effects and others, radiance, a parameter which is measured by sensors, needs to be corrected. Therefore, this work proposes to evaluate the performance of different algorithms for atmospheric correction of images from the Sentinel-2 Mission applied to a tropical estuarine-lagoon system, in this case, MMELS. On Manguaba lagoon, iCOR and Sen2Cor performed better in general, despite undergoing adjacency effects caused by clouds. For the Mundaú lagoon, the correction methods showed great variability among R² values and big discrepancies from water column spectral signature. Regarding MMELS evaluated in terms of median values, in general iCOR has showed better general correlation considering in situ measurements. High cloud coverage on the region made it difficult to apply the algorithms, either undermining aerosol removal or causing scattering itself, in addition to the characteristics of land use and occupation around MMELS, which lead to differences in the performance of the algorithms between the Manguaba and Mundaú lagoons.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto
Sentinel-2
Qualidade da água
Estuário
Complexo lagunar Mundaú/Manguaba/AL
Remote sensing
Water quality
MMELS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária
Citação: JUCÁ, Lorena Braga Quintella. Avaliação de métodos de correção atmosférica para Sentinel-2 em um sistema estuarino-lagunar tropical. 2020. 89 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental e Sanitária) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7775
Data do documento: 6-fev-2020
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