Performance of glint correction algorithms for Sentinel-3 OLCI data

Resumo

O Sentinel-3 (A/B) Ocean and Land Colour Imager (OLCI) fornece cobertura global diária e qualidade espectral para o monitoramento de indicadores ópticos de qualidade da água em diversos sistemas aquáticos. A recuperação precisa da reflectância de sensoriamento remoto (Rrs) a partir de imagens OLCI requer uma série de procedimentos de correção radiométrica. Especificamente, os algoritmos de correção de brilho (glint) são essenciais para contabilizar o impacto das reflexões especulares da luz solar e do céu na interface ar-água, que podem distorcer a radiância medida pelo sensor do satélite. Apesar de sua importância, o desempenho dos algoritmos de correção de brilho permanece pouco explorado para imagens do Sentinel-3 (A/B) OLCI, representando uma lacuna de pesquisa para sua aplicação. Neste estudo, analisamos os princípios e o desempenho de três algoritmos de correção de brilho solar baseados em imagem e um método de correção de brilho do céu, em diferentes intensidades de efeitos de brilho, utilizando 570 imagens do Sentinel-3 (A/B) OLCI adquiridas entre 2020 e 2024. As recuperações de Rrs resultantes foram avaliadas em relação às observações da Aerosol Robotic Network for Ocean Color (AERONET-OC) em 11 sítios costeiros. Todos os métodos de correção de brilho solar propostos melhoraram as recuperações de Rrs em comparação com a ausência de correção de brilho em vários tipos ópticos de água. Entre eles, a combinação de SCSh (i.e., método de remoção de brilho solar projetado para águas opticamente rasas) e SkyG (i.e., método analítico de remoção de brilho do céu) alcançou o melhor desempenho geral, produzindo o menor erro absoluto (ε < 58%) e o menor número de espectros significativamente supercorrigidos (n = 99). No entanto, persistem desafios na faixa espectral do azul (400–490 nm), onde os métodos de correção de brilho apresentaram desempenho inferior em comparação às observações do AERONET-OC, especialmente em condições de brilho médio e alto. Além disso, imagens sem brilho foram supercorrigidas por todos os métodos, destacando a necessidade de detecção e mascaramento confiáveis de brilho antes da aplicação das correções. Nossos resultados demonstraram que, embora os métodos de correção de brilho existentes possam melhorar significativamente a qualidade dos dados em condições de brilho baixo e médio, os cenários de brilho alto continuam apresentando dificuldades. Superar essas limitações é essencial para garantir o uso consistente e preciso dos dados do Sentinel-3 (A/B) OLCI no monitoramento aquático.

Publicação
Frontiers in Remote Sensing