AQUAVis: Landsat-sentinel virtual constellation of remote sensing reflectance (Rrs) product for coastal and inland waters

Resumo

O Operational Land Imager (OLI) a bordo do Landsat-8 e -9 (L89) e o MultiSpectral Instrument (MSI) a bordo do Sentinel-2A e -2B (S2A-B), bem como o recém-lançado Sentinel-2C, têm sido cada vez mais utilizados para o monitoramento de águas interiores e costeiras. A integração de ambos os sensores em uma única constelação virtual oferece oportunidades para aumentar a taxa de revisita e capturar a variabilidade temporal dos constituintes ópticos ativos da água. Como o produto NASA Harmonized Landsat-Sentinel-2 é voltado principalmente para aplicações terrestres, um novo framework focado em águas é necessário para a integração consistente dos produtos de Reflectância de Sensoriamento Remoto (Rrs) de OLI e MSI para estudos aquáticos. Este estudo propõe um novo framework validado globalmente, denominado AQUAVis (Aquatic Virtual Constellation for Landsat-Sentinel Rrs Observations), projetado para gerar um conjunto de dados harmonizado L89-S2A/B para aplicações aquáticas. O fluxo de trabalho do AQUAVis inclui correções atmosféricas, de efeito de adjacência e de brilho solar, além de ajuste de largura de banda espectral derivado de um conjunto global de dados de mais de 4.000 corpos d’água para garantir a integração perfeita de Rrs. Foram adquiridas um total de 3.568 imagens L89 e 2.986 imagens S2A/B (6,6 TB) entre 2015 e 2023, e as recuperações de Rrs pelo AQUAVis foram avaliadas usando 2.664 observações de matchup com a AErosol RObotic NETwork-Ocean Color em 23 sítios ao redor do mundo. Os resultados demonstraram alta concordância entre as recuperações de Rrs derivadas pelo AQUAVis e in situ, com diferenças espectrais variando de 0,39 % na banda azul a 21 % na banda do infravermelho próximo. O produto Rrs do AQUAVis foi ainda avaliado para estimativa de Clorofila-a usando o modelo XGBoost, que demonstrou alta concordância espacial entre os resultados de matchup OLI e MSI do AQUAVis em uma ampla faixa de concentrações de Chl-a. Esses resultados destacam o potencial do AQUAVis para fornecer produtos Rrs consistentes para o monitoramento da qualidade da água em larga escala. Ao facilitar a integração global de dados aquáticos, o AQUAVis apoia aplicações em sensoriamento remoto aquático, contribuindo para uma compreensão mais ampla da dinâmica e das tendências da qualidade da água.

Publicação
Science of Remote Sensing