Relação entre reflectâncias de imagens orbitais e transporte de sedimentos em suspensão no Rio Doce

Abstract

Suspended solids transport excess, caused by erosion, may limit water use and cause rivers siltation. Suspended solids concentration may be assessed by remote sensing because the reflectance of the scenes, in the visible and infrared ranges, is positively influenced. This work aims at the understanding of the variability of suspended sediments concentrations in a Doce river stretch located in Espírito Santo state, Brazil, through spectral analysis of satellite images data and analysis of field measurements results. There were analyzed suspended solids concentrations for samples collected in Regência and Colatina Doce river sections and images captured by LANDSAT 5 TM satellite. To obtain reflectance values, the following operations were performed: geometric correction, conversion of DN values to apparent FRB values, atmospheric correction, using the 6S model (FRB surface), and transformation of NCs values.The results showed that, for the images corrected from atmospheric effects, the values of the ND curve related to the apparent FRB are higher than the values of the surface s FRB curve in the visible region, due to the electromagnetic radiation scattering phenomenon. In the near-infrared regions, the reverse was observed, because of the absorption of electromagnetic radiation by the atmosphere. It was observed positive correlation between reflectance and suspended solids concentration, despite the difficulties in obtaining data from same satellite images and field sample collection dates. For Regência data, the best correlation was obtained for band 1, located in the visible range of the surface s FRB curve, suggesting less suspended sediment transport. For Colatina, the best correlation occurred for band 4, located in the near-infrared range of the same surface s FRB curve, indicating greater sediment transport in this part of the Doce river during the sampling dates. It was concluded that the surface reflectance best represents the water spectral curve and that the correlated data showed the following pattern: smaller reflectance corresponds to lower water suspended solids concentration

O transporte de sólidos em suspensão, causado por erosão, é um dos problemas que limitam o uso da água, podendo causar assoreamento nos rios. A concentração de sólidos suspensos pode ser avaliada através do sensoriamento remoto, pois a reflectância da cena, na faixa do visível e do infravermelho, é positivamente influenciada. Desta forma, este trabalho visa o conhecimento da variabilidade das concentrações de sedimentos em suspensão no trecho do rio Doce localizada no ES, através de análises de dados espectrais contidos nas imagens orbitais e de resultados de medições em campo. Para tanto, foram avaliados dados concentrações de sólidos suspensos em amostras coletadas em Regência e Colatina, e imagens TM do satélite LANDSAT 5. Para obtenção dos valores de reflectância, foram realizadas as seguintes operações: correção geométrica, conversão dos NDs para valores de FRB aparente, correção atmosférica com uso do modelo 6S (FRB superfície), e transformação de NCs em valores de reflectância. Os resultados mostraram que nas imagens corrigidas dos efeitos atmosféricos, os valores da curva de ND referentes aos FRBs aparentes são superiores aos valores da curva FRB de superfície na região do visível, devido ao fenômeno de espalhamento da radiação eletromagnética. Nas regiões do infravermelho próximo, ocorreu o inverso, uma vez que há absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera. Quanto aos sólidos suspensos, foram encontradas correlações positivas entre a reflectância e a concentração dos sólidos suspensos, apesar das dificuldades de obtenção de dados concomitantes das datas de imagens orbitais com datas da coleta de campo. Para os dados de Regência, a melhor correlação ocorreu para banda 1, que se localiza na faixa do visível, da curva dos FRB de superfície, sugerindo menor transporte de sedimentos suspensos. Para Colatina, ocorreu para banda 4, que se encontra na faixa do infravermelho próximo, também para curva dos FRB de superfície, sugerindo maior transporte de sedimentos nesse trecho do rio Doce, para as datas de amostragem. Conclui-se que a reflectância que melhor representa a curva espectral da água é de superfície e os dados correlacionados seguiram o padrão de quanto menores as reflectâncias, menores as concentrações de sólidos suspensos na água