Estudo da sensibilidade de índices de vegetação hiperespectrais aos efeitos topográficos usando a correção-C - Lucas Maia de Oliveira (2019)
Nas últimas décadas, estudos de sensoriamento remoto sobre a vegetação têm se beneficiado da melhoria na disponibilidade de dados hiperespectrais. Estes dados possibilitam a determinação de dezenas de índices de vegetação hiperespectrais (IVHs), ou de bandas estreitas, que podem ser utilizados para obter informações sobre a estrutura da vegetação, a fisiologia das plantas e a bioquímica do dossel. Todavia, em áreas de relevo acidentado, variações nas condições locais de iluminação do terreno podem afetar a determinação destes IVHs, mas praticamente não há estudos sobre suas sensibilidades aos efeitos topográficos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a sensibilidade de 15 IVHs aos efeitos topográficos, em função de diferentes condições de iluminação do terreno, expressas pela declividade, orientação das vertentes e pelo relevo sombreado (fator cosseno). Os IVHs foram calculados a partir de uma imagem hiperespectral, obtida pelo sensor Hyperion/EO-1, em uma área de estudo composta por floresta ombrófila densa no Parque Estadual Intervales (PEI), localizado no Estado de São Paulo. Para a correção dos efeitos topográficos e comparação de IVHs corrigidos e não corrigidos, aplicou-se o método de correção-C. Em seguida, segmentou-se a área em classes topográficas, definidas pelas condições de orientação e declividade do terreno. A partir do teste estatístico de Wilcoxon, foi possível identificar quais IVHs apresentaram mudanças significativas nas diferentes condições de iluminação local do terreno. Para tal finalidade, também se determinou a taxa de mudança relativa entre dados corrigidos e não topograficamente corrigidos e a magnitude do tamanho do efeito da correção topográfica (métrica r de Cohen) sobre a determinação dos IVHs. Os resultados mostraram que os IVHs possuem sensibilidades diferentes aos efeitos da topografia, com a magnitude dos efeitos sendo dependente das regiões espectrais de operação dos índices e das condições de declividade e orientação do terreno. De forma mais específica, observou-se que: (a) a correção-C foi um método efetivo para compensar os efeitos topográficos sobre a resposta espectral da vegetação, reduzindo, em terrenos iluminados e sombreados vistos pelo sensor, o desvio-padrão da reflectância em todas as faixas espectrais do Hyperion/EO-1, assim como a correlação pré-existente da reflectância com o fator cosseno; (b) as mudanças resultantes nos valores da maioria dos IVHs, após a correção topográfica, foram estatisticamente significativas, conforme indicado pelo teste estatístico de Wilcoxon (5% de significância); e (c) os IVHs mais sensíveis aos efeitos topográficos foram Enhanced Vegetation Index (EVI), Anthocyanin Reflectance Index (ARI), Carotenoid Reflectance Index (CRI1) e Photochemical Reflectance Index (PRI), especialmente para terrenos com declividade superior a 30o e com orientação de vertentes voltadas para sul e oeste (sombreadas). Volgemann Red Edge Index (VOg) e Structure Insensitive Pigment Index (SIPI) foram os IVHs menos sensíveis aos efeitos topográficos, conforme indicado pela análise da taxa de mudança relativa entre dados corrigidos e não corrigidos e da magnitude de tamanho do efeito da correção topográfica.