Correcciones atmosféricas relativas de imágenes de satélite: patrones invariantes y modelos atmosféricos

Abstract

To use information obtained with satellite technology reliably, it is necessary to eliminate or reduce the disruptive effects associated with the spectral information captured by sensors on space platforms. In this paper we analyze the inversion of radiative models of the atmosphere, which consists in determining the additive and multiplicative constants in each spectral band to make the necessary atmospheric corrections. The methodology proposes the use of invariant patterns of soil lines and dense vegetation for the inversion of radiative models. The results showed that, without knowledge of the atmospheric model or the type of aerosol, soil line data were relatively insufficient (low correlation) to obtain the additive and multiplicative constants of the atmospheric inversions, with problems of multiple solutions in the inversion process. Under similar conditions, the same was found for additive constants with the dense vegetation line, but for the multiplicative constants the results were favorable (R2 > 0.9). In contrast, with the knowledge of the atmospheric model and the aerosol model, estimates of additive and multiplicative constants were highly satisfactory (R2 > 0.99) in both cases. For soil line inversions, only one constraint of the two available was used. In conclusion, the use of invariant soil-line patterns allows us to establish two basic relationships to invert the radiative simulations of the atmosphere, prior to functional compaction, and field measurements can be made so that the proposed atmospheric correction process in this work can be considered in absolute and not relative terms.

Correcciones atmosféricas relativas de imágenes de satélite: patrones invariantes múltiples e inversiones

“…Con el uso de los patrones espectrales del crecimiento de la vegetación, que se def ine por el índice de área foliar o IAF, se pueden establecer propiedades invariantes (líneas iso-IAF; Huete et al, 1985;Yoshioka et al, 2000;Paz, 2018). La Figura 1 muestra simulaciones de la mezcla suelo-vegetación (Paz et al, 2005a), donde se observa que los suelos (línea más inferior) caen sobre una "línea de suelo" (Baret et al, 1983), que se def ine como:…”

“…A medida que los efectos atmosféricos son más agudos (mayor bruma), la vegetación que se observa por algún índice de vegetación espectral genera una menor cantidad de ésta, aunque a nivel de la superf icie terrestre es la misma (Kaufman et al, 2002;Paz, 2018). Lo anterior destaca la necesidad de estandarizar los efectos atmosféricos a una atmósfera de referencia o corregirlos en forma absoluta, para poder analizar las curvas de crecimiento espectrales de la vegetación a un nivel de píxel por píxel.…”

“…Este trabajo es la segunda parte de uno previamente publicado (Paz, 2018), donde se analizó el problema de inversión de modelos de radiación de la atmósfera mediante el uso de los patrones invariantes de las líneas del suelo y de la vegetación densa. La inversión de los modelos de radiación de la atmósfera consiste en determinar las constantes de la transformación atmosférica por banda espectral (Y = a + bX, a = constante aditiva, b = constante multiplicativa, X = banda con efecto atmosférico y Y = banda con efecto atmosférico corregido) para realizar correcciones, donde las constantes son función del tipo de modelo atmosférico y de aerosol.…”

“…La inversión de los modelos de radiación de la atmósfera consiste en determinar las constantes de la transformación atmosférica por banda espectral (Y = a + bX, a = constante aditiva, b = constante multiplicativa, X = banda con efecto atmosférico y Y = banda con efecto atmosférico corregido) para realizar correcciones, donde las constantes son función del tipo de modelo atmosférico y de aerosol. En la versión genérica de las inversiones usando patrones invariantes (Paz, 2018), sin conocimiento del modelo atmosférico ni del aerosol, los resultados que se obtienen para la línea del suelo fueron relativamente pobres, con problemas de soluciones múltiples en el proceso de inversión. Asimismo, para el caso de la línea de la vegetación densa, la estimación de las constantes aditivas tuvo los mismos problemas que el caso de las líneas del suelo, pero para las constantes multiplicativas, especialmente las relacionadas con la banda del R, los resultados tuvieron mejorías en las estimaciones.…”

“…En Paz (2018), para el caso de las líneas del suelo, solo se usó una restricción de búsqueda en las inversiones, de las dos disponibles. A diferencia de esto, en el presente trabajo se analiza el uso de las dos restricciones para el caso de las líneas del suelo y el uso conjunto de las restricciones de búsqueda de las líneas del suelo y de la vegetación densa.…”