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Efecto de adyacencia en Sentinel-2

Esta semana vamos a hablar del efecto de adyacencia en teledetección. Éste es un fenómeno que consiste en la ‘contaminación’ de la señal medida por el sensor en un píxel debido a la influencia del entorno. La razón por la que ocurre es que la radiancia reflejada en los píxeles de alrededor puede entrar en el field-of-view del sensor por fenómenos de dispersión o scattering atmosférico (interacción de la radiación con los componentes de la atmósfera que provoca la modificación de la dirección de propagación de la radiación electromagnética). El tamaño del entorno que contribuye significativamente a un píxel particular depende de las condiciones atmosféricas, pero puede ser de algunos centenares de metros - bastantes píxeles en, por ejemplo, Sentinel-2.

Para visualizar el efecto de adyacencia hemos utilizado imágenes L1C (reflectancia TOA georreferenciada) de Sentinel-2 tomadas sobre dos masas de agua de la península ibérica pertenecientes a distintas cuencas hidrográficas: embalse del Ebro y embalse de Almendra.

Hemos seleccionado para cada embalse imágenes pertenecientes a tres fechas diferentes (abril, agosto y septiembre-octubre de 2018), y hemos obtenido la radiancia medida por el sensor para puntos del embalse situados a distancias de 0 a 1 km de la orilla.

En las siguientes figuras se representa la radiancia TOA en la banda 8, a 842 nm (arriba), y la radiancia TOA normalizada respecto al mínimo (abajo), en función de la distancia a la orilla. Como el nivel de radiancia TOA es muy dependiente de la época del año, al normalizar con respecto al mínimo podemos apreciar más claramente el efecto de adyacencia, ya que el mínimo se puede considerar como la radiancia TOA libre del efecto de adyacencia.

Almendra_Ebro_S2_B8_final

Almendra_Ebro_S2_B8_normalizado_final

Se puede observar que el entorno tiene una influencia significativa en la radiancia medida por el sensor hasta una distancia de la orilla de unos 300-400 metros, pudiendo aumentar la señal hasta un 40 % en algunos casos.

Como vemos, el efecto de adyacencia no se puede considerar despreciable y, por tanto, tiene que tenerse en cuenta a la hora de realizar la corrección atmosférica de las imágenes para obtener la reflectancia en superficie (producto L2A de Sentinel-2). En la siguiente figura se representa la reflectancia en superficie del embalse Almendra, para las cuatro bandas de Sentinel-2 de 10 metros de resolución espacial, en función de la distancia a la orilla. Estos valores se han obtenido a partir de la imagen L2A de Sentinel-2 correspondiente al 24 de septiembre de 2018, uno de los casos representados en las figuras anteriores.

Almendra_L2A_B2_B3_B4yB8

Podemos apreciar que los valores de reflectancia proporcionados en el producto L2A disminuyen bruscamente hasta unos 100-200 metros de distancia a la orilla, aumentando ligeramente a partir de ahí, siendo este comportamiento común en las cuatro bandas consideradas. Parece ser, por tanto, que el procedimiento utilizado (sen2cor) sobrecorrige el efecto de adyacencia para los puntos más cercanos a la orilla. Esto muestra la dificultad existente a la hora de tener en cuenta este efecto en la corrección atmosférica, ya que depende tanto del entorno como de las condiciones atmosféricas, siendo muy importante el conocimiento de éstas para la realización de una modelización óptima.