Aplicação do modelo Sail no estudo da reflectancia espectral de dosseis de mudas de eucalyptus Sp. e de aspidosperma Sp.

Orientador: Attilio Antonio DisperatiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências AgráriasÁrea de concentração: Manejo florestalO modelo SAIL ("Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves") foi aplicado ao estudo da reflectância espectral de dosséis constituídos por mudas de Eucalyptus sp. (Eucalipto) e de Aspidosperma sp. (Peroba) produzidas no viveiro de mudas da DURAFLORA S/A, localizado no município de Lençóis Paulista SP. Foram elaborados três diferentes dosséis, sendo um constituído por mudas de Eucalipto, outro por mudas de Peroba e finalmente um terceiro dossel constituído por mudas de ambas as espécies na proporção de 50% cada. Medições radiométricas foram realizadas em cada um destes dosséis em diferentes horários do dia, os quais caracterizaram diferentes condições de iluminação. Nestas medições foram abnda considerados' os ângulos zenitais de visada de O, 15 e 30 e o uso do radiômetro SPECTRON SE-590 que atua dentro do intervalo espectral compreendido entre 0,4 um à 0,9 um. Através destas medições radiométricas foram determinados os Valores Medidos de Reflectância (VMRs). Foram determinados os parâmetros biofísicos (IAF e DAF) destes dosséis, os parâmetros espectrais das folhas de ambas as espécies e do solo e ainda os parâmetros geométricos de iluminação. Estes parâmetros foram submetidos ao processamento do modelo SAIL para a determinação dos Valores Calculados de Reflectância (VCRs). Estes VCRs foram então comparados com seus respectivos VMRs para a avaliação da dinâmica dos VMRs, em relação às condições de iluminação e de visada consideradas, e do desempenho do modelo. Verificou-se que com o aumento do IAF, houve a diminuição dos VCRs na região do visível e seu aumento na região do infravermelho. Esta dinâmica não foi tão evidente nos VMRs devido à influência de fatores como sombras (na região espectral do visível) e orvalho (na região espectral do infravermelho). A ação da DAF sobre os VMRs deve ser analisada conjuntamente com a densidade do dossel e com as geometrias de iluminação e de visada. Os parâmetros espectrais das folhas (p e t) exerceram influência sobre os VCRs. A análise da influência dos parâmetros geométricos da fonte e do sensor sobre os VMRs deve levar em consideração a densidade do dossel, a disposição ou não das plantas em fileiras, bem como a orientação espacial destas fileiras. Para dosséis densos e ,visada vertical, a diminuição do valor do ângulo zenital solar, acarretou o aumento dos VMRs, principalmente na região do visível. Na região do infravermelho a comprovação deste efeito foi prejudicada pela presença do orvalho e dé sua evaporação coincidente com a diminuição do ângulo zenital solar. Para dosséis menos densos a plantas dispostas em fileiras, o aumento dos VMRs na região do visível com a diminuição do ângulo zenital solar foi atribuído à diminuição do sombreamento mútuo das plantas e do solo. Na região do infravermelho, houve também o aumento dos VMRs com a diminuição do ângulo zenital solar. O efeito do ângulo zenital de visada sobre os VMRs deve ser analisado conjuntamente com o valor do azimute relativo (w). As diferenças entre os VMRs e seus respectivos VCRs foram freqüentemente superiores à 10%.Foi ainda viabilizado o procedimento de inversão do modelo visando a estimativa do IAF, sem a obtenção de resultados satisfatórios.A canopy reflectance model called scattering by Arbitrarily Inclined Leaves (SAIL) was applied to a spectral reflectance study of Eucalyptus sp. (Eucalipto) and Aspidosperma sp. (Peroba) seedling canopies, which have been cultivated in a forestry nursery of DURAFLORA S/A, located in Lençóis Paulista (SP) town. Three different canopies were studied. The first one was composed by Eucalipto seedlings, the second one by Peroba seedlings and the third one was composed by seedlings of these two species (50% of each one). Radiometric measurements were carried out considering different times of day, exploring several illumination conditions. The view zenith angle was also changed during these measurements. It was used the SPECTRON SE-590 radiometer with the spectral range from 0.4 um to 0.9 um. Through these radiometric data the Observed Reflectance Value (VMRs) were determined. The biophysical parameters (IAF and DAF), the leaves and soil spectral properties and the illumination/ view geometry were used in the model processing in order to determine the Calculated Reflectance Values (VCRs). These VCRs were compared with the VMRs to evaluate the canopy reflectance dynamic and the model performances. The increase in IAF caused a decrease in the VCRs in visible region and a VCRs increase in infrared region. That dynamic was not so easily observed in the VMRs due shadow (in the visible region) and dew (infrared spectral range) influence. The DAF influence has to be analised considering both canopy density and illumination/view geometry. The leaves spectral parameters (p and t) were the most VCRs influential. The analysis of the influence of source and sensor geometric parameters in the VMRs has to consider the canopy density and the row orientation. Considering compact canopies and vertical view, as sun zenith angle decreased, the VMRs increased, mainly in the visible region. In infrared region this dynamic was not confirmed due dew and its evaporation during the day. For sparse canopies and plants oriented by rows, the increase of VMRs, in the visible region, with the decrease of zenith solar angle was attributed to plants and soil shadowing decrease. In infrared region, the VMRs increased as sun zenith angle decreased. The view zenith angle effetc must be analised considering the related azimuth angle (w) values. Differences between VMRs and VCRs were frequentely greater than 10%. A model invertion procedure was developed in order to estimate IAF values, but with not sucessfull results

Technique for determining the digital camera response function of the visible radiation filters

To effect the radiometric calibration of an imaging sensor system which is basic to study the response function of the filters, contained in the same. Given the importance of the subject, in this work a technique is proposed to determine the response function of visible radiation filters using: an  integration sphere - model 2500; and one spectrophotometer - model Beckman Acta MIV (UV - Visible Spectrophotometer). To evaluate the proposed technique, were conducted experiments in laboratory with camera SONY DSC - F828. The gotten results were analyzed with use of graphs of frequency of registered gray levels and with the nominal spectral width of the filters defined by the criterion of the Full Width at Half Maximum (FWHM). The gotten results showed the proposed technique; it has  potential for determine the response function of the visible radiation filters for digital camera.Para efetuar a calibração radiométrica  de um sistema sensor imageador é fundamental estudar a função de resposta dos filtros (FRF), contidos no mesmo. Dada à importância do tema, neste trabalho é proposta uma técnica para determinar a FRF de radiação visível utilizando: uma esfera integradora - modelo 2500; e um espectrofotômetro - modelo Beckman Acta MIV (UV – Visible Spectrophotometer). Para avaliar a técnica proposta, foram conduzidos experimentos em laboratório com a câmara SONY DSC – F828. Os resultados obtidos foram analisados com uso de gráficos de freqüência de níveis de cinza registrados e com a largura espectral nominal dos filtros definida pelo critério da Largura Completa na Metade do Máximo (FWHM – em inglês, Full Width at Half Maximum). Os resultados obtidos mostraram sua aplicabilidade, apontando seu potencial e eficiência no processo de determinação da FRF de radiação visível de câmaras digitais

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE DOSSÉIS DE EUCALYPTUS SPP. MEDIANTE DADOS RADIOMÉTRICOS TM/Landsat 5

Empirical approaches and, more recently, physical approaches, have grounded the establishment of logical connections between radiometric variables derived from remote data and biophysical variables derived from vegetation cover. This study was aimed at evaluating correlations of dendrometric and density data from canopies of Eucalyptus spp., as collected in Capao Bonito forest unit, with radiometric data from imagery acquired by the TM/Landsat-5 sensor on two orbital passages over the study site (dates close to field data collection). Results indicate that stronger correlations were identified between crown dimensions and canopy height with near-infrared spectral band data (rho(s)4), irrespective of the satellite passage date. Estimates of spatial distribution of dendrometric data and canopy density (D) using spectral characterization were consistent with the spatial distribution of tree ages during the study period. Statistical tests were applied to evaluate performance disparities of empirical models depending on which date data were acquired. Results indicated a significant difference between models based on distinct data acquisition dates.Abordagens empíricas e, mais recentemente, abordagens físicas têm fundamentado o estabelecimento de conexões lógicas entre variáveis radiométricas provenientes de dados remotamente coletados e outras de caráter biofísico provenientes da cobertura vegetal. Nesse sentido, foram avaliadas correlações entre dados dendrométricos e de densidade de dosséis de Eucalyptus spp. coletados na Unidade Florestal de Capão Bonito da empresa FIBRIA S/A e dados radiométricos extraídos de imagens do sensor TM/Landsat 5, provenientes de duas passagens (datas próximas à coleta de dados em campo) sobre a área de estudo. Os resultados indicaram que as maiores correlações foram identificadas nas relações estabelecidas entre as dimensões da copa e a altura dos dosséis com dados da banda espectral do infravermelho próximo (ρs4), independentemente da data de passagem do satélite. As estimativas da distribuição espacial de dados dendrométricos e de densidade do dossel (D) fundamentadas na caracterização espectral foram consistentes em relação à distribuição espacial das idades dos plantios para o período de realização do trabalho. Foram aplicados testes estatísticos para avaliar diferenças de desempenho de modelos empíricos definidos a partir de dados radiométricos de datas diferentes. Os resultados indicaram que houve diferença significativa entre os modelos estabelecidos a partir de dados provenientes de datas diferentes

Aplicação do modelo Sail no estudo da reflectancia espectral de dosseis de mudas de eucalyptus Sp. e de aspidosperma Sp.

Orientador: Attilio Antonio DisperatiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências AgráriasÁrea de concentração: Manejo florestalO modelo SAIL ("Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves") foi aplicado ao estudo da reflectância espectral de dosséis constituídos por mudas de Eucalyptus sp. (Eucalipto) e de Aspidosperma sp. (Peroba) produzidas no viveiro de mudas da DURAFLORA S/A, localizado no município de Lençóis Paulista SP. Foram elaborados três diferentes dosséis, sendo um constituído por mudas de Eucalipto, outro por mudas de Peroba e finalmente um terceiro dossel constituído por mudas de ambas as espécies na proporção de 50% cada. Medições radiométricas foram realizadas em cada um destes dosséis em diferentes horários do dia, os quais caracterizaram diferentes condições de iluminação. Nestas medições foram abnda considerados' os ângulos zenitais de visada de O, 15 e 30 e o uso do radiômetro SPECTRON SE-590 que atua dentro do intervalo espectral compreendido entre 0,4 um à 0,9 um. Através destas medições radiométricas foram determinados os Valores Medidos de Reflectância (VMRs). Foram determinados os parâmetros biofísicos (IAF e DAF) destes dosséis, os parâmetros espectrais das folhas de ambas as espécies e do solo e ainda os parâmetros geométricos de iluminação. Estes parâmetros foram submetidos ao processamento do modelo SAIL para a determinação dos Valores Calculados de Reflectância (VCRs). Estes VCRs foram então comparados com seus respectivos VMRs para a avaliação da dinâmica dos VMRs, em relação às condições de iluminação e de visada consideradas, e do desempenho do modelo. Verificou-se que com o aumento do IAF, houve a diminuição dos VCRs na região do visível e seu aumento na região do infravermelho. Esta dinâmica não foi tão evidente nos VMRs devido à influência de fatores como sombras (na região espectral do visível) e orvalho (na região espectral do infravermelho). A ação da DAF sobre os VMRs deve ser analisada conjuntamente com a densidade do dossel e com as geometrias de iluminação e de visada. Os parâmetros espectrais das folhas (p e t) exerceram influência sobre os VCRs. A análise da influência dos parâmetros geométricos da fonte e do sensor sobre os VMRs deve levar em consideração a densidade do dossel, a disposição ou não das plantas em fileiras, bem como a orientação espacial destas fileiras. Para dosséis densos e ,visada vertical, a diminuição do valor do ângulo zenital solar, acarretou o aumento dos VMRs, principalmente na região do visível. Na região do infravermelho a comprovação deste efeito foi prejudicada pela presença do orvalho e dé sua evaporação coincidente com a diminuição do ângulo zenital solar. Para dosséis menos densos a plantas dispostas em fileiras, o aumento dos VMRs na região do visível com a diminuição do ângulo zenital solar foi atribuído à diminuição do sombreamento mútuo das plantas e do solo. Na região do infravermelho, houve também o aumento dos VMRs com a diminuição do ângulo zenital solar. O efeito do ângulo zenital de visada sobre os VMRs deve ser analisado conjuntamente com o valor do azimute relativo (w). As diferenças entre os VMRs e seus respectivos VCRs foram freqüentemente superiores à 10%.Foi ainda viabilizado o procedimento de inversão do modelo visando a estimativa do IAF, sem a obtenção de resultados satisfatórios.A canopy reflectance model called scattering by Arbitrarily Inclined Leaves (SAIL) was applied to a spectral reflectance study of Eucalyptus sp. (Eucalipto) and Aspidosperma sp. (Peroba) seedling canopies, which have been cultivated in a forestry nursery of DURAFLORA S/A, located in Lençóis Paulista (SP) town. Three different canopies were studied. The first one was composed by Eucalipto seedlings, the second one by Peroba seedlings and the third one was composed by seedlings of these two species (50% of each one). Radiometric measurements were carried out considering different times of day, exploring several illumination conditions. The view zenith angle was also changed during these measurements. It was used the SPECTRON SE-590 radiometer with the spectral range from 0.4 um to 0.9 um. Through these radiometric data the Observed Reflectance Value (VMRs) were determined. The biophysical parameters (IAF and DAF), the leaves and soil spectral properties and the illumination/ view geometry were used in the model processing in order to determine the Calculated Reflectance Values (VCRs). These VCRs were compared with the VMRs to evaluate the canopy reflectance dynamic and the model performances. The increase in IAF caused a decrease in the VCRs in visible region and a VCRs increase in infrared region. That dynamic was not so easily observed in the VMRs due shadow (in the visible region) and dew (infrared spectral range) influence. The DAF influence has to be analised considering both canopy density and illumination/view geometry. The leaves spectral parameters (p and t) were the most VCRs influential. The analysis of the influence of source and sensor geometric parameters in the VMRs has to consider the canopy density and the row orientation. Considering compact canopies and vertical view, as sun zenith angle decreased, the VMRs increased, mainly in the visible region. In infrared region this dynamic was not confirmed due dew and its evaporation during the day. For sparse canopies and plants oriented by rows, the increase of VMRs, in the visible region, with the decrease of zenith solar angle was attributed to plants and soil shadowing decrease. In infrared region, the VMRs increased as sun zenith angle decreased. The view zenith angle effetc must be analised considering the related azimuth angle (w) values. Differences between VMRs and VCRs were frequentely greater than 10%. A model invertion procedure was developed in order to estimate IAF values, but with not sucessfull results

Leaf area index estimation with MODIS reflectance time series and model inversion during full rotations of Eucalyptus plantations

The leaf area index (LAI) of fast-growing Eucalyptus plantations is highly dynamic both seasonally and interannually, and is spatially variable depending on pedo-climatic conditions. LAI is very important in determining the carbon and water balance of a stand, but is difficult to measure during a complete stand rotation and at large scales. Remote-sensing methods allowing the retrieval of LAI time series with accuracy and precision are therefore necessary. Here, we tested two methods for LAI estimation from MODIS 250m resolution red and near-infrared (NIR) reflectance time series. The first method involved the inversion of a coupled model of leaf reflectance and transmittance (PROSPECT4), soil reflectance (SOILSPECT) and canopy radiative transfer (4SAIL2). Model parameters other than the LAI were either fixed to measured constant values, or allowed to vary seasonally and/or with stand age according to trends observed in field measurements. The LAI was assumed to vary throughout the rotation following a series of alternately increasing and decreasing sigmoid curves. The parameters of each sigmoid curve that allowed the best fit of simulated canopy reflectance to MODIS red and NIR reflectance data were obtained by minimization techniques. The second method was based on a linear relationship between the LAI and values of the GEneralized Soil Adjusted Vegetation Index (GESAVI), which was calibrated using destructive LAI measurements made at two seasons, on Eucalyptus stands of different ages and productivity levels. The ability of each approach to reproduce field-measured LAI values was assessed, and uncertainty on results and parameter sensitivities were examined. Both methods offered a good fit between measured and estimated LAI (R(2) = 0.80 and R(2) = 0.62 for model inversion and GESAVI-based methods, respectively), but the GESAVI-based method overestimated the LAI at young ages. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.European Integrated Project Ultra Low CO2 Steelmaking (ULCOS)[515960]CNPq306561/2007EucFlux projectFrench Ministry of Foreign Affair

Simulation de la réflectance de la canopée des différents génotypes d'eucalyptus avec le modèle DART 3D

International audienceFinding suitable models of canopy reflectance in forward simulation mode is a prerequisite for their use in inverse mode to characterize canopy variables of interest, such as leaf area index (LAI) or chlorophyll content. In this study, the accuracy of the three-dimensional reflectance model DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer) was assessed for canopies of different genotypes of Eucalyptus, having distinct biophysical and biochemical characteristics, to improve the knowledge on how these characteristics are influencing the reflectance signal as measured by passive orbital sensors. The first step was to test the model suitability to simulate reflectance images in the visible and near infrared. We parameterized DART model using extensive measurements from Eucalyptus plantations including 16 contrasted genotypes. Forest inventories were conducted and leaf, bark, and forest floor optical properties were measured. Simulation accuracy was evaluated by comparing the mean top of canopy (TOC) bidirectional reflectance of DART with TOC reflectance extracted from a Pleiades very high resolution satellite image. Results showed a good performance of DART with mean reflectance absolute error lower than 2%. Intergenotype reflectance variability was correctly simulated, but the model did not succeed at catching the slight spatial variation for a given genotype, excepted when large gaps appeared due to tree mortality. The second step consisted of sensitivity analysis to explore which biochemical or biophysical characteristics influenced more the canopy reflectance between genotypes. Perspectives for using DART model in inversion mode in these ecosystems were discussed. [ABSTRACT FROM PUBLISHER