Procedimento para uniformização de espectros de solos (VIS-NIR-SWIR)

• Main Author: Romero, Danilo Jefferson
• Other Authors: Dematte, Jose Alexandre Melo
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2015
• Subjects: Clay prediction; Espectroradiometria; Padronização; Predição de argila; Protocol; Protocolo; Spectroradiometry; Standardization
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-07012016-165309/

As técnicas de sensoriamento remoto têm evoluído dentro da ciência do solo visando superar as limitações de tempo e custo das análises químicas tradicionalmente utilizadas para quantificação de atributos do solo. As análises espectrais há muito tempo têm provado serem alternativas para complementar às análises tradicionais, sendo consideradas atualmente uma técnica consolidada e de ampla utilização. Os estudos em pedologia espectral têm utilizado os comprimentos de onda entre 350 a 25000 nm, porém, têm se detido com mais frequência na região de 350 a 2500 nm, a qual é dividida em Visível (VIS - 350 a 700 nm), infravermelho próximo (NIR - 700 a 1000 nm), e infravermelho de ondas curtas (SWIR - 1000 até 2500 nm). A exemplo das técnicas laboratoriais tradicionalmente utilizadas em análises de solos, faz-se necessário estabelecer padrões visando a comunicação científica a nível mundial em espectroscopia de solos. Com vista ao futuro da espectroscopia de solos, desenvolveu-se este estudo afim de se avaliar o efeito do uso de amostras padrões na aquisição de dados espectrais de amostras de solos tropicais em três diferentes geometrias de aquisição em três espectrorradiômetros (350 - 2.500 nm). 97 amostras de solos registrados na Biblioteca Espectral de Solos do Brasil (BESB) provenientes do Estado do Mato Grosso do Sul, cedidas pelo projeto AGSPEC foram utilizadas no estudo e duas amostras mestre brancas utilizadas como padrões de referência, sendo estas oriundas das dunas das praias de Wylie Bay (WB - 99 % quartzo) e Lucky Bay (LB - 90 % quartzo e 10 % aragonita), no sudoeste da Austrália. Para avaliar a padronização, as morfologias das curvas espectrais foram observadas quanto curvatura, feições, albedo; complementando as observações descritivas, as diferenças de reflectância entre os tratamentos utilizados (Sensor x Geometria x Correção) foram estudadas pela análise de variância e pelo teste de Tukey a 5 % de significância em três bandas espectrais médias (VIS-NIR-SWIR); e a modelagem para quantificação de teores de argila por meio da regressão por mínimos quadrados parciais (\"partial least squares regression\", PLSR), com validação cruzada (Cross Validation) para cada configuração e outra simulando uma biblioteca espectral mista, composta por combinações entre as configurações. O método de padronização proposto reduz as diferenças entre espectros obtidos em diferentes sensores e geometrias. A predição de argila por uma biblioteca espectral utilizando dados com diferentes configurações é favorecida pela padronização, passando de um de 0,83 para um de 0,85 após a correção, indicando a validade da unificação dos espectros pela técnica proposta. === Remote sensing techniques have evolved within the soil science aiming to overcome time and cost limitations of chemical analysis traditionally used for quantification of soil properties. Spectral analysis have long proven to be alternatives to supplement traditional analysis, currently being considered a mature technique and widely applied. Studies on spectral pedology have used the wavelength between 350 to 25000 nm, however, have held more often in the region of 350 to 2500 nm, which is divided into visible (VIS - 350 to 700 nm), near infrared ( NIR - 700 to 1000 nm) and short wave infrared (SWIR - 1000 to 2500 nm). As traditional laboratory techniques used in soil analysis, it is necessary to establish standards aimed at worldwide scientific communication in soils spectroscopy. Going forward soil spectroscopy, this study was developed in order to evaluate the effect of using standard samples in the acquisition of spectral data of tropical soil in three different geometries acquisition in three spectroradiometers (350-2500 nm). 97 soil samples documented in Brazilian Soils Spectral Library (BESB) from Mato Grosso do Sul State, provided by the AGSPEC project were used in the study and two white master samples used as reference standards, which are from the beaches dunes of Wylie Bay (WB - 99% quartz) and Lucky Bay (LB - 90% quartz and 10% aragonite) in southwestern Australia. To judge the standardization, the morphologies of the spectral curves were observed for curvature, absorption features, albedo; complementing the descriptive observations, the reflectance differences between the configurations (Sensor x Geometry x Correction) were studied by analysis of variance and Tukey test at 5% significance in three average spectral bands (VIS-NIR-SWIR); and modelling for quantification of clay through regression by partial least squares (PLSR) with cross-validation for each configuration and another simulating a mixed spectral library, consisting of combinations of situations. The method proposed standardization reduces differences between spectra obtained from different sensors and geometries. The prediction of clay by a spectral library using data with different settings is favoured to standardize, from R² of 0.83 to 0.85 after correction, indicating the validity of the unification of the spectra by the proposed technique.