Influence of data acquisition geometry on soybean spectral response simulated by the prosail model Influência da geometria de aquisição de dados na resposta espectral da soja simulada pelo modelo prosail
View angle and directional effects significantly affect reflectance and vegetation indices, especially when daily images collected by large field-of-view (FOV) sensors like the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are used. In this study, the PROSAIL radiative transfer model was cho...
| Main Authors: | , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola
2013-02-01
|
| Series: | Engenharia Agrícola |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-69162013000100018 |
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| author | Fábio M. Breunig Lênio S. Galvão Antonio R. Formaggio José C. N. Epiphanio |
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| author_sort | Fábio M. Breunig |
| collection | DOAJ |
| description | View angle and directional effects significantly affect reflectance and vegetation indices, especially when daily images collected by large field-of-view (FOV) sensors like the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are used. In this study, the PROSAIL radiative transfer model was chosen to evaluate the impact of the geometry of data acquisition on soybean reflectance and two vegetation indices (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI and Enhanced Vegetation Index -EVI) by varying biochemical and biophysical parameters of the crop. Input values for PROSAIL simulation were based on the literature and were adjusted by the comparison between simulated and real satellite soybean spectra acquired by the MODIS/Terra and hyperspectral Hyperion/Earth Observing-One (EO-1). Results showed that the influence of the view angle and view direction on reflectance was stronger with decreasing leaf area index (LAI) and chlorophyll concentration. Because of the greater dependence on the near-infrared reflectance, the EVI was much more sensitive to viewing geometry than NDVI presenting larger values in the backscattering direction. The contrary was observed for NDVI in the forward scattering direction. In relation to the LAI, NDVI was much more isotropic for closed soybean canopies than for incomplete canopies and a contrary behavior was verified for EVI.<br>Os efeitos direcionais e de ângulo de visada afetam significativamente a reflectância e os índices de vegetação, especialmente quando são usadas imagens diárias adquiridas por sensores com amplo campo de visada como o Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). No presente estudo, o modelo de transferência radiativa PROSAIL foi escolhido para avaliar o impacto da geometria de aquisição de dados na reflectância da soja e no cálculo de dois índices de vegetação (Normalized Difference Vegetation Index -NDVI e Enhanced Vegetation Index -EVI), variando-se parâmetros bioquímicos e biofísicos do dossel. Os valores usados para a simulação PROSAIL foram definidos com base na literatura e foram ajustados pela comparação entre espectros de soja simulados e adquiridos pelos sensores MODIS/Terra e hiperespectral Hyperion/Earth Observing-One (EO-1). Os resultados mostraram que os efeitos direcionais e de ângulo de visada na reflectância foram mais fortes com a diminuição do índice de área foliar (IAF) e da concentração de clorofila. Por ser mais dependente da banda do infravermelho próximo (IVP), o EVI foi muito mais sensível à geometria de visada do que o NDVI, apresentando maiores valores na direção do retroespalhamento. O contrário foi observado para o NDVI na direção do espalhamento frontal. Em relação ao IAF, o NDVI foi mais isotrópico para dosséis fechados de soja do que para dosséis esparsos, e um comportamento contrário foi verificado para o EVI. |
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| publisher | Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola |
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| spelling | doaj.art-832d39c99a9d437492ea77811c1239da2022-12-22T01:06:17ZengSociedade Brasileira de Engenharia AgrícolaEngenharia Agrícola0100-69162013-02-01331176187Influence of data acquisition geometry on soybean spectral response simulated by the prosail model Influência da geometria de aquisição de dados na resposta espectral da soja simulada pelo modelo prosailFábio M. BreunigLênio S. GalvãoAntonio R. FormaggioJosé C. N. EpiphanioView angle and directional effects significantly affect reflectance and vegetation indices, especially when daily images collected by large field-of-view (FOV) sensors like the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are used. In this study, the PROSAIL radiative transfer model was chosen to evaluate the impact of the geometry of data acquisition on soybean reflectance and two vegetation indices (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI and Enhanced Vegetation Index -EVI) by varying biochemical and biophysical parameters of the crop. Input values for PROSAIL simulation were based on the literature and were adjusted by the comparison between simulated and real satellite soybean spectra acquired by the MODIS/Terra and hyperspectral Hyperion/Earth Observing-One (EO-1). Results showed that the influence of the view angle and view direction on reflectance was stronger with decreasing leaf area index (LAI) and chlorophyll concentration. Because of the greater dependence on the near-infrared reflectance, the EVI was much more sensitive to viewing geometry than NDVI presenting larger values in the backscattering direction. The contrary was observed for NDVI in the forward scattering direction. In relation to the LAI, NDVI was much more isotropic for closed soybean canopies than for incomplete canopies and a contrary behavior was verified for EVI.<br>Os efeitos direcionais e de ângulo de visada afetam significativamente a reflectância e os índices de vegetação, especialmente quando são usadas imagens diárias adquiridas por sensores com amplo campo de visada como o Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). No presente estudo, o modelo de transferência radiativa PROSAIL foi escolhido para avaliar o impacto da geometria de aquisição de dados na reflectância da soja e no cálculo de dois índices de vegetação (Normalized Difference Vegetation Index -NDVI e Enhanced Vegetation Index -EVI), variando-se parâmetros bioquímicos e biofísicos do dossel. Os valores usados para a simulação PROSAIL foram definidos com base na literatura e foram ajustados pela comparação entre espectros de soja simulados e adquiridos pelos sensores MODIS/Terra e hiperespectral Hyperion/Earth Observing-One (EO-1). Os resultados mostraram que os efeitos direcionais e de ângulo de visada na reflectância foram mais fortes com a diminuição do índice de área foliar (IAF) e da concentração de clorofila. Por ser mais dependente da banda do infravermelho próximo (IVP), o EVI foi muito mais sensível à geometria de visada do que o NDVI, apresentando maiores valores na direção do retroespalhamento. O contrário foi observado para o NDVI na direção do espalhamento frontal. Em relação ao IAF, o NDVI foi mais isotrópico para dosséis fechados de soja do que para dosséis esparsos, e um comportamento contrário foi verificado para o EVI.http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-69162013000100018índice de área foliarNDVIEVIreflectânciaMODISsensoriamento remotoleaf area indexNDVIEVIreflectanceMODISremote sensing |
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