Câmeras multi e hiperespectral aerotransportadas : contribuições para monitoramento de qualidade de águas continentais

Abstract

O monitoramento de qualidade da água é crucial para manter a conservação dos recursos hídricos oceânicos, costeiros e continentais. De modo geral, o monitoramento convencional de águas continentais de superfície é feito por amostragens pontuais, que se limitam a representar uma variabilidade espacial dos seus parâmetros. No intuito de complementar essa deficiência, técnicas de Sensoriamento Remoto pelo uso de imagens de sensores orbitais vêm sendo aplicadas para mapear alguns desses parâmetros, principalmente os Componentes Opticamente Ativos (COAs) – Sólidos Suspensos Totais (TSS), Clorofila-a (Chl-a) e Matéria Orgânica Dissolvida Colorida (CDOM). No entanto, a maioria dos sensores orbitais disponíveis possui ao menos uma limitação para o monitoramento dos COAs em relação às resoluções espectral, espacial e temporal. Além disso, todos os sensores orbitais estão sujeitos a perturbações atmosféricas, principalmente nos períodos de chuva, justamente quando o carreamento de sedimentos é mais intenso. Correções atmosféricas ainda apresentam limitações para aplicações em imagens de satélite no monitoramento de águas continentais. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi testar a potencialidade de plataformas aerotransportadas, tripuladas e não tripuladas, com câmeras de pequeno porte multi e hiperespectrais de diferentes sistemas de geometria de aquisição de imagem, frame e pushbroom, para o monitoramento dos COAs em águas continentais. Duas câmeras multiespectrais foram testadas. A primeira foi a Tetracam MINI-MCA6, de frame, que permite um arranjo de 6 bandas por meio de um conjunto de filtros que cobre uma fração da faixa do espectro entre 400 a 1150 nm. A segunda é a câmera Parrot Sequoia, de frame, que possui quatro bandas nas faixas dos espectros do verde, vermelho, red-edge e infravermelho próximo. A hiperespectral é a câmera Headwall Nano- Hyperspec, pushbroom, de 276 bandas entre 400 a 1000 nm. Diversas campanhas de aerolevantamentos com essas plataformas foram feitas em corpos hídricos de diferentes biomas brasileiros: reservatórios hídricos do cerrado (Paranoá e Corumbá IV), águas dos rios Negro e Solimões e igarapés da Amazônia, tanques de piscicultura no entorno do Distrito Federal e ainda sobre a bacia do Rio Paraopeba, estas últimas no intuito de monitorar a carga de TSS após o rompimento da barragem de rejeitos em Brumadinho (MG). Dados in situ radiométricos, de propriedades ópticas da água e de COAs foram obtidos conjuntamente para calibrar as imagens, avaliar sua precisão radiométrica e gerar modelos Bio-Ópticos de estimativa dos COAs. Os resultados demonstraram que essas plataformas foram eficazes para o monitoramento de TSS e Chl-a em águas continentais, e superam as limitações de correções atmosféricas de imagens de sensores orbitais. Ademais, recomenda-se que uma câmera de pequeno porte ideal para o monitoramento dos COAs deve possuir bandas nos comprimentos de onda do espectroeletromagnético de: 750 a 950 nm para TSS; 670 a 680nm, 700 a 725 e ~750 nm para Chl-a, e ~440, 570 e 655 para CDOM. Ainda se relata que, diferente de pushbroom, as câmeras frame possuem limitações para cobrir corpos hídricos continentais de grande tamanho, como grandes rios e reservatórios, devido à dificuldade de construção de ortomosaico das imagens em áreas homogêneas pelos softwares de processamentos de imagens baseados em fotogrametria. Por fim, diante da variabilidade de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT), este trabalho procura indicar plataformas aerotransportadas ideais para o monitoramento de qualidade de águas continentais.