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AVALIAÇÃO DO SENSOR MERIS Preparado por: Milton Kampel Revisado por: Evlyn M.L.M. Novo Para: Conselho da OBT Em: Outubro de 2004.

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1 AVALIAÇÃO DO SENSOR MERIS Preparado por: Milton Kampel Revisado por: Evlyn M.L.M. Novo Para: Conselho da OBT Em: Outubro de 2004

2 Campos do Jordão, 14/12/ COLOCAÇÃO DO PROBLEMA 1. As imagens de sensoriamento remoto recebidas e disseminadas pelo INPE são necessárias para um significativo conjunto de políticas públicas. O INPE tem 30 anos de recepção e processamento destas imagens, e é fundamental assegurar a continuidade deste serviço.

3 Campos do Jordão, 14/12/ COLOCAÇÃO DO PROBLEMA 2. Com a perspectiva de um acordo para a recepção de dados ASAR do satélite ENVISAT, tem-se a oportunidade de recepção dos dados do sensor MERIS. O Conselho da OBT solicitou uma avaliação de seu potencial e as lacunas de informação que viria a suprir engendrando novas aplicações de sensoriamento remoto.

4 Campos do Jordão, 14/12/ OBJETIVO Apresentar uma avaliação técnica do sensor Medium Resolution Imaging Spectrometer – MERIS instalado a bordo do satélite europeu ENVISAT Apresentar uma avaliação técnica do sensor Medium Resolution Imaging Spectrometer – MERIS instalado a bordo do satélite europeu ENVISAT São consideradas as características gerais do sensor MERIS de modo a subsidiar uma comparação com outros sensores orbitais como o MODIS, VEGETATION, WFI, MISR e SeaWiFS São consideradas as características gerais do sensor MERIS de modo a subsidiar uma comparação com outros sensores orbitais como o MODIS, VEGETATION, WFI, MISR e SeaWiFS Áreas potenciais de aplicações no Brasil são apresentadas juntamente com alguns exemplos de produtos Áreas potenciais de aplicações no Brasil são apresentadas juntamente com alguns exemplos de produtos

5 Campos do Jordão, 14/12/ SENSORES ENVISAT 2 instrumentos radar 2 instrumentos radar 3 espectrômetros de diferentes tipos e características 3 espectrômetros de diferentes tipos e características 2 diferentes radiômetros (bandas larga e estreita) 2 diferentes radiômetros (bandas larga e estreita) 1 interferômetro de alta resolução 1 interferômetro de alta resolução 2 instrumentos para medidas de distâncias 2 instrumentos para medidas de distâncias

6 Campos do Jordão, 14/12/ SENSORES ENVISAT Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) Radar Altimeter 2 (RA-2) Radar Altimeter 2 (RA-2) Microwave Radiometer (MWR) Microwave Radiometer (MWR) Laser retro-reflector (LR) Laser retro-reflector (LR) Global Ozone Monitoring by Ocultation of Stars (GOMOS) Global Ozone Monitoring by Ocultation of Stars (GOMOS) Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS) Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS) Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography (SCIAMACHY) Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography (SCIAMACHY)

7 Campos do Jordão, 14/12/ CARACTERÍSTICAS GERAIS - MERIS Espectrômetro imageador pushbroom Espectrômetro imageador pushbroom Ângulo de visada de 68,5º Ângulo de visada de 68,5º Resolução espacial de 300m (para regiões limitadas) e 1,2km em base global Resolução espacial de 300m (para regiões limitadas) e 1,2km em base global 15 bandas espectrais programáveis em largura e posição 15 bandas espectrais programáveis em largura e posição Faixas do visível e infravermelho-próximo 390 a 1040 nm Faixas do visível e infravermelho-próximo 390 a 1040 nm Cobertura global da Terra em 3 dias Cobertura global da Terra em 3 dias

8 Campos do Jordão, 14/12/ CARACTERÍSTICAS GERAIS - MERIS

9 Campos do Jordão, 14/12/ BANDAS ESPECTRAIS - MERIS

10 Campos do Jordão, 14/12/ MISSÃO O sensor MERIS, originalmente dedicado para fazer observações da cor da água nos oceanos, zonas costeiras e águas interiores, teve seu escopo de objetivos ampliado para a realização de estudos atmosféricos e da superfície terrestre O sensor MERIS, originalmente dedicado para fazer observações da cor da água nos oceanos, zonas costeiras e águas interiores, teve seu escopo de objetivos ampliado para a realização de estudos atmosféricos e da superfície terrestre

11 Campos do Jordão, 14/12/ MISSÃO A partir de medições da cor da água é possível derivar concentrações de clorofila na superfície da água, do material em suspensão e de cargas de aerossóis sobre o domínio marinho A partir de medições da cor da água é possível derivar concentrações de clorofila na superfície da água, do material em suspensão e de cargas de aerossóis sobre o domínio marinho Também é possível estimar a altura do topo de nuvens, o total de vapor dágua na coluna atmosférica, a carga de aerossóis sobre os continentes e o status da vegetação e sua distribuição (biomassa, índices de vegetação) Também é possível estimar a altura do topo de nuvens, o total de vapor dágua na coluna atmosférica, a carga de aerossóis sobre os continentes e o status da vegetação e sua distribuição (biomassa, índices de vegetação)

12 Campos do Jordão, 14/12/ MODIS - Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Instalado a bordo de duas espaçonaves: Terra (EOS AM) e Aqua (EOS PM), com passagens pela manhã e a tarde Instalado a bordo de duas espaçonaves: Terra (EOS AM) e Aqua (EOS PM), com passagens pela manhã e a tarde Recobrimento da superfície da Terra a cada 1-2 dias Recobrimento da superfície da Terra a cada 1-2 dias 36 bandas espectrais, de 400 a 1440 nm, com resolução radiométrica de 12 bits 36 bandas espectrais, de 400 a 1440 nm, com resolução radiométrica de 12 bits 2 bandas com resolução espacial de 250m, 5 bandas com resolução de 500m e 29 bandas com resolução de 1 km 2 bandas com resolução espacial de 250m, 5 bandas com resolução de 500m e 29 bandas com resolução de 1 km Varredura de ± 55º a partir de uma órbita de 705 km, faixa imageada de km Varredura de ± 55º a partir de uma órbita de 705 km, faixa imageada de km

13 Campos do Jordão, 14/12/ VEGETATION O programa VEGETATION foi iniciado com o lançamento do satélite SPOT 4 em 1998 O programa VEGETATION foi iniciado com o lançamento do satélite SPOT 4 em 1998 Um segundo instrumento foi lançado a bordo do SPOT 5 em 2002 Um segundo instrumento foi lançado a bordo do SPOT 5 em 2002 Resolução espacial de 1,15 km no nadir Resolução espacial de 1,15 km no nadir Varredura de ±50,5º, faixa imageada de km Varredura de ±50,5º, faixa imageada de km Horário de cruzamento com o Equador (órbita descendente) às 10:30 hora local Horário de cruzamento com o Equador (órbita descendente) às 10:30 hora local

14 Campos do Jordão, 14/12/ VEGETATION – CARACTERÍSTICAS ESPECTRAIS

15 Campos do Jordão, 14/12/ WFI – Wide Field Imager Instalado a bordo do satélite CBERS-2 lançado em 2003 Instalado a bordo do satélite CBERS-2 lançado em 2003 Faixa de imageamento de 890 km Faixa de imageamento de 890 km Resolução espacial de 260m Resolução espacial de 260m Cobertura global a cada 5 dias Cobertura global a cada 5 dias 2 bandas espectrais centradas em 660 e 830nm, respectivamente 2 bandas espectrais centradas em 660 e 830nm, respectivamente Horário de cruzamento com o equador às 10:30 hora local Horário de cruzamento com o equador às 10:30 hora local

16 Campos do Jordão, 14/12/ WFI – Wide Field Imager

17 Campos do Jordão, 14/12/ MISR – Multi-angle Imaging SpectroRadiometer Instalado a bordo do satélite Terra (EOS AM) Instalado a bordo do satélite Terra (EOS AM) Mede a reflectância da Terra em 4 bandas espectrais, simultaneamente em 9 ângulos de visada distribuídos nas direções para a vante a para a ré da trajetória orbital Mede a reflectância da Terra em 4 bandas espectrais, simultaneamente em 9 ângulos de visada distribuídos nas direções para a vante a para a ré da trajetória orbital Amostragens espaciais são adquiridas a cada 275m Amostragens espaciais são adquiridas a cada 275m Em 7 minutos, uma faixa de 360 km de largura é imageada a partir dos 9 ângulos Em 7 minutos, uma faixa de 360 km de largura é imageada a partir dos 9 ângulos

18 Campos do Jordão, 14/12/ MISR – Multi-angle Imaging SpectroRadiometer

19 Campos do Jordão, 14/12/ TABELA COMPARATIVA - CARACTERÍSTICAS

20 Campos do Jordão, 14/12/ TABELA COMPARATIVA – BANDAS ESPECTRAIS

21 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop, Frascati, Itália, 10 – 13/11/2003 (ESA SP-549) - Água VANTAGENS A qualidade dos dados, graças ao superior projeto do instrumento e dos algoritmos para águas costeiras e interiores A qualidade dos dados, graças ao superior projeto do instrumento e dos algoritmos para águas costeiras e interiores Particularmente na determinação das concentrações de clorofila, o esquema de correção atmosférica e estimativa dos parâmetros geofísicos, mais a resolução espectral superior do MERIS, principalmente em torno da banda de absorção no vermelho, são vantagens distintas em relação a outros sensores Particularmente na determinação das concentrações de clorofila, o esquema de correção atmosférica e estimativa dos parâmetros geofísicos, mais a resolução espectral superior do MERIS, principalmente em torno da banda de absorção no vermelho, são vantagens distintas em relação a outros sensores

22 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop - Água VANTAGENS A resolução espacial de 300m que abre novas ou melhores possibilidades para o mapeamento de parâmetros de qualidade da água em estuários e corpos dágua interiores, bancos de areia submarinos, áreas de dragagem, etc A resolução espacial de 300m que abre novas ou melhores possibilidades para o mapeamento de parâmetros de qualidade da água em estuários e corpos dágua interiores, bancos de areia submarinos, áreas de dragagem, etc

23 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop - Água VANTAGENS A radiação emergente da água com um pico espectral em torno de 705nm tem sido notada como uma assinatura de florações fitoplanctônicas superficiais. Em águas rasas, um pico neste comprimento de onda pode indicar a presença de vegetação bêntica. O sensor MERIS possui uma banda centrada em 709nm que pode ser utilizada para detectar estas assinaturas A radiação emergente da água com um pico espectral em torno de 705nm tem sido notada como uma assinatura de florações fitoplanctônicas superficiais. Em águas rasas, um pico neste comprimento de onda pode indicar a presença de vegetação bêntica. O sensor MERIS possui uma banda centrada em 709nm que pode ser utilizada para detectar estas assinaturas

24 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop - Água VANTAGENS Radiâncias espectrais medidas pelo MERIS em 665, 681 e 709nm permitem a detecção do sinal de fluorescência da clorofila superficial na água estimulada pela luz natural. Essas estimativas são muito similares às obtidas com uso do MODIS Radiâncias espectrais medidas pelo MERIS em 665, 681 e 709nm permitem a detecção do sinal de fluorescência da clorofila superficial na água estimulada pela luz natural. Essas estimativas são muito similares às obtidas com uso do MODIS A vantagem do MERIS é a ausência de striping e a possibilidade de aquisição em baixa e alta resolução espacial (1,2km e 300m) A vantagem do MERIS é a ausência de striping e a possibilidade de aquisição em baixa e alta resolução espacial (1,2km e 300m) Estudos sobre a relação entre a fluorescência e a concentração de clorofila podem fornecer uma melhor percepção sobre os mecanismos da produtividade primária Estudos sobre a relação entre a fluorescência e a concentração de clorofila podem fornecer uma melhor percepção sobre os mecanismos da produtividade primária

25 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop - Água DESVANTAGENS A freqüência de dados mais baixa que a do SeaWiFS, que por sua vez é inclinada (tilted) e por isso, sofre menos efeito do sunglint, e do MODIS, que possui uma faixa imageada mais larga e está instalado em dois satélites A freqüência de dados mais baixa que a do SeaWiFS, que por sua vez é inclinada (tilted) e por isso, sofre menos efeito do sunglint, e do MODIS, que possui uma faixa imageada mais larga e está instalado em dois satélites A disponibilidade de dados, se comparada com o MODIS, por exemplo, que tem distribuição gratuita de dados pela internet A disponibilidade de dados, se comparada com o MODIS, por exemplo, que tem distribuição gratuita de dados pela internet

26 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop – Índice de Vegetação O produto MGVI (MERIS Global Vegetation Index) propõe-se a quantificar a atividade biofísica de superfícies continentais O produto MGVI (MERIS Global Vegetation Index) propõe-se a quantificar a atividade biofísica de superfícies continentais Estudos mostraram que a presença e saúde da vegetação viva existente sobre diferentes tipos de superfícies terrestres pode ser documentada e monitorada com este produto Estudos mostraram que a presença e saúde da vegetação viva existente sobre diferentes tipos de superfícies terrestres pode ser documentada e monitorada com este produto Uma validação inicial foi obtida pela comparação com um produto similar obtido com dados SeaWiFS Uma validação inicial foi obtida pela comparação com um produto similar obtido com dados SeaWiFS

27 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop – Uso e Cobertura da Terra Estudos mostraram que o MERIS pode ser utilizado para o monitoramento multi-temporal do uso e cobertura da terra Estudos mostraram que o MERIS pode ser utilizado para o monitoramento multi-temporal do uso e cobertura da terra Os dados de alta resolução são adequados para detectar variações anuais do regime hídrico assim como, dos correspondentes ciclos vegetais (p.ex., biomassa) em áreas úmidas e regiões semi-áridas Os dados de alta resolução são adequados para detectar variações anuais do regime hídrico assim como, dos correspondentes ciclos vegetais (p.ex., biomassa) em áreas úmidas e regiões semi-áridas

28 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop – Atmosfera Boa concordância foi obtida em estudos comparativos entre o MERIS e o MISR para estimativa da altura do topo de nuvens quando nuvens opacas e isoladas eram presentes Boa concordância foi obtida em estudos comparativos entre o MERIS e o MISR para estimativa da altura do topo de nuvens quando nuvens opacas e isoladas eram presentes Nos casos em que as nuvens eram opticamente finas, não foi possível obter estimativas com uso do MERIS Nos casos em que as nuvens eram opticamente finas, não foi possível obter estimativas com uso do MERIS Quando mais de uma camada de nuvens era presente, as estimativas MERIS referiam-se à altura do topo mais baixo ou de alguma altitude intermediária Quando mais de uma camada de nuvens era presente, as estimativas MERIS referiam-se à altura do topo mais baixo ou de alguma altitude intermediária

29 Campos do Jordão, 14/12/ MERIS User Workshop – Atmosfera As estimativas MISR referiam-se às nuvens mais baixas, em condições de camadas de nuvens múltiplas As estimativas MISR referiam-se às nuvens mais baixas, em condições de camadas de nuvens múltiplas As estimativas com uso do sensor MODIS foram consideradas subestimadas para nuvens baixas, um pouco superestimadas para nuvens intermediárias e dentro da extensão da nuvem ou próxima do topo para nuvens altas As estimativas com uso do sensor MODIS foram consideradas subestimadas para nuvens baixas, um pouco superestimadas para nuvens intermediárias e dentro da extensão da nuvem ou próxima do topo para nuvens altas

30 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS O sensor MERIS se apresenta como um similar europeu aos sensores Terra MODIS e Aqua MODIS O sensor MERIS se apresenta como um similar europeu aos sensores Terra MODIS e Aqua MODIS Dados do sensor MERIS devem ser testados em diferentes aplicações de interesse da OBT, como por exemplo: qualidade da água em sistemas costeiros e interiores, oceanografia, dinâmica da vegetação, dinâmica do uso e cobertura da terra Dados do sensor MERIS devem ser testados em diferentes aplicações de interesse da OBT, como por exemplo: qualidade da água em sistemas costeiros e interiores, oceanografia, dinâmica da vegetação, dinâmica do uso e cobertura da terra

31 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS A comparação entre o MERIS e outros sensores como o MODIS, VEGETATION, WFI e MISR e indicou vantagens e desvantagens A comparação entre o MERIS e outros sensores como o MODIS, VEGETATION, WFI e MISR e indicou vantagens e desvantagens A resolução espacial de 300 m, possível de ser obtida pelo sensor MERIS para determinadas regiões, em todas as bandas espectrais, é uma característica interessante que deve ser explorada adequadamente A resolução espacial de 300 m, possível de ser obtida pelo sensor MERIS para determinadas regiões, em todas as bandas espectrais, é uma característica interessante que deve ser explorada adequadamente

32 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS O sinergismo entre os dados MERIS e do ASAR, confere a estes conjuntos de dados um caráter único, de grande impacto em aplicações como, por exemplo, o monitoramento de derrames de óleo no mar e o monitoramento da vegetação O sinergismo entre os dados MERIS e do ASAR, confere a estes conjuntos de dados um caráter único, de grande impacto em aplicações como, por exemplo, o monitoramento de derrames de óleo no mar e o monitoramento da vegetação Exemplos de imagens MERIS encontradas na Internet/literatura indicam que este sensor aparenta ter menos efeitos indesejáveis de striping se comparado com imagens MODIS, pelo menos na água Exemplos de imagens MERIS encontradas na Internet/literatura indicam que este sensor aparenta ter menos efeitos indesejáveis de striping se comparado com imagens MODIS, pelo menos na água

33 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS Os dados MERIS podem ser adquiridos através da estação de recepção disponível no INPE, Cuiabá, após um upgrade Os dados MERIS podem ser adquiridos através da estação de recepção disponível no INPE, Cuiabá, após um upgrade No acordo de cooperação seria interessante incluir a capacitação de recursos humanos no processamento de dados MERIS No acordo de cooperação seria interessante incluir a capacitação de recursos humanos no processamento de dados MERIS

34 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS Seria interessante a aquisição de dados MERIS/ENVISAT a partir de uma estação de recepção localizada mais próxima da costa sudeste brasileira, como em Cachoeira Paulista ou São José dos Campos, por exemplo, para ampliar o seu uso em aplicações oceanográficas Seria interessante a aquisição de dados MERIS/ENVISAT a partir de uma estação de recepção localizada mais próxima da costa sudeste brasileira, como em Cachoeira Paulista ou São José dos Campos, por exemplo, para ampliar o seu uso em aplicações oceanográficas

35 Campos do Jordão, 14/12/ CONSIDERAÇÕES FINAIS O potencial de utilização dos dados MERIS a partir de uma estação de recepção localizada no INPE indica uma boa relação custo/benefício O potencial de utilização dos dados MERIS a partir de uma estação de recepção localizada no INPE indica uma boa relação custo/benefício Muito Obrigado


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