Correção Geométrica de Imagens CBERS-4/PAN com Modelos Generalizados Usando como Referência Dados do Sistema Nacional de Gestão Fundiária

Abstract

As imagens orbitais vêm sendo amplamente empregadas em diversas aplicações no contexto de observação da Terra, as quais exigem diferentes níveis de detalhamento e de acurácia posicional. O Programa CBERS (China–Brazil Earth Resources Satellite Program) originou-se de uma parceria entre Brasil e China no setor técnico-científico espacial. O satélite CBERS-4 é o quinto satélite do Programa CBERS e contém o sensor PAN, que coleta imagens pancromáticas com elemento de resolução espacial (GSD – Ground Sample Distance) de 5 m. Os estudos relacionados à análise da confiabilidade posicional e correção geométrica de imagens CBERS-4 ainda são limitados. Estudos prévios com imagens CBERS-4 PAN com diferentes níveis de processamento indicam deslocamentos posicionais significativos das imagens georreferenciadas, disponibilizadas pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), incompatíveis com o seu GSD. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho consistiu em investigar a aplicação de modelos matemáticos generalizados na correção geométrica de imagens CBERS-4 PAN usando limites das propriedades rurais do INCRA (Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária) como pontos de controle. Destaca-se que esses limites estão disponíveis para propriedades de todo o Brasil, o que possibilita a replicação do trabalho em nível nacional. Foram consideradas imagens com diferentes níveis de correção prévia (níveis 1 e 2). As imagens de nível 1 são resultantes apenas da aplicação de procedimentos de calibração radiométrica, enquanto as de nível 2 são imagens de nível 1 corrigidas geometricamente a partir de informações de dados orbitais do satélite. Nos experimentos, considerou-se 3 (três) imagens no nível 1 e 1 (uma) imagem no nível 2. Adotaram-se os seguintes modelos generalizados: Polinomiais de ordem 1, 2 e 3; Projetiva e; Thin Plate Spline (TPS). Os modelos generalizados têm por vantagem não exigir o conhecimento dos parâmetros de aquisição do sistema, como a distância focal, o tamanho do sensor, dentre outras. Entretanto, exigem quantidade significativa de pontos de controle com distribuição uniforme ao longo da imagem. Para o processo de correção geométrica utilizou-se diferentes configurações de pontos de controle (30, 25, 20, 15 e 10) coincidentes com os limites das propriedades rurais georreferenciadas no Estado de Mato Grosso do Sul, que apresentam acurácia superior a 50 cm. A validação da correção geométrica foi realizada a partir do REQM (Raiz quadrado do Erro Quadrático Médio) nos pontos de verificação. A transformação Polinomial de ordem 1 apresentou valores elevados (maior que 10 GSD – 50 metros) de REMQ quando comparado aos demais modelos matemáticos, mesmo considerando 30 pontos de controle. O modelo Polinomial de ordem 2 apresentou comportamento mais consistente se comparado aos demais modelos. Mesmo ao considerar apenas 10 GCP apresentou REQM entre 1 e 2 GSD. Nesse modelo não há melhora significativa nos resultados mesmo aumentando a quantidade de pontos de controle. Nos demais modelos (TPS, Projetiva e Polinomial de ordem 3), verificou-se um aumento significativo no REQM ao se reduzir a quantidade de pontos. As imagens utilizadas nesse trabalho recobrem parte do Estado de Mato Grosso do Sul, o qual engloba a maior parte do Pantanal, considerado patrimônio natural da humanidade. Essas imagens orbitais, portanto, podem contribuir para o mapeamento e monitoramento de seus recursos naturais e, consequentemente, na proteção desse patrimônio.