Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2011. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-06-27T17:36:05Z No. of bitstreams: 1 2011_JuliaBarbosaCurto.pdf: 32795407 bytes, checksum: 691ce23d26b17c9f8dd39fa86acb35f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Guilherme Lourenço Machado(gui.admin@gmail.com) on 2011-07-04T12:45:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_JuliaBarbosaCurto.pdf: 32795407 bytes, checksum: 691ce23d26b17c9f8dd39fa86acb35f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-04T12:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_JuliaBarbosaCurto.pdf: 32795407 bytes, checksum: 691ce23d26b17c9f8dd39fa86acb35f4 (MD5) / Com o intuito de ampliar o emprego de métodos indiretos no mapeamento de hidrocarbonetos onshore, este estudo utilizou dados aerogeofísicos e de sensoriamento remoto para a detecção de microexsudações de hidrocarbonetos gasosos. O trabalho foi realizado na região do Remanso do Fogo - MG, caracterizada por apresentar escapes de gás em superfície e por ser objeto de campanhas exploratórias desde a década de 80. Dados de um levantamento geoquímico de superfície, conduzido pela Petrobrás em 1987, foram utilizados neste estudo para fins de validação dos resultados. O levantamento aerogeofísico, composto pela gamaespectrometria e magnetometria, possui espaçamento de linhas de produção de 500m e altura de voo de 100m, o que o caracteriza como um levantamento aéreo de alta resolução, viabilizando o uso desta ferramenta para a detecção das microexsudações. A técnica de normalização pelo tório foi aplicada aos dados gamaespectrométricos com o objetivo de detectar variações físico-químicas na superfície, potencialmente relacionadas à ação dos hidrocarbonetos, tais como a diminuição nas concentrações de potássio e urânio. O potássio se caracteriza por um empobrecimento mais acentuado que o de urânio e, por isso, foi utilizado o índice DRAD, resultado da subtração entre os valores residuais de urânio e potássio. Tanto os baixos valores de potássio residual, quanto os altos valores DRAD, tiveram uma forte correspondência com os dados de geoquímica e estão posicionados próximos a áreas onde são conhecidas ocorrências de gás. A amplitude do sinal analítico de ordem 1 aplicada aos dados magnéticos foi selecionada para o mapeamento de acumulações de magnetita diagenética e estruturas geológicas rasas, que estariam potencialmente relacionadas com a condução de gases até seu escape em superfície. Sua correspondência com os resultados radiométricos e os elementos de validação é significativa. O método relacionado à análise espacial por lógica fuzzy foi aplicado aos dados geofísicos, de modo a otimizar a seleção de áreas potenciais para a ocorrência de microexsudações. Paralelamente ao estudo efetuado com a geofísica aplicada a pequenas profundidades, também foi feita a investigação de fontes magnéticas posicionadas desde o embasamento até a superfície. Dessa forma, foi possível caracterizar prováveis estruturas intra-sedimentares e sua relação com os hidrocarbonetos na área. Os dados de sensoriamento remoto abrangem 9 bandas do sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), posicionadas nas regiões espectrais do visível ao infravermelho de ondas curtas, o que confere a capacidade de discriminação da caulinita, em meio a diversos argilominerais, como também a detecção de feições espectrais na vegetação e do íon Fe2+. Estes elementos são indicadores das mudanças físico-químicas causadas pela ação dos hidrocarbonetos e foram encontrados na área de estudo. Os resultados provenientes do sensoriamento remoto forneceu um conjunto de atributos adicionais às anomalias geofísicas encontradas, reforçando a possibilidade de ocorrências de microexsudações nestas áreas. Desse modo, a integração entre os resultados deste estudo permitiu a definição de áreas potenciais que apresentam até seis indicadores favoravéis à presença de hidrocarbonetos: (i) baixa concentração de potássio; (ii) altos valores DRAD; (iii) altos magnéticos; (iv) alta concentração de caulinita; (v) altas concentrações de Fe2+; (vi) anomalias geobotânicas. Algumas dessas áreas foram validadas pela geoquímica e pelas ocorrências registradas de gás na região. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In order to expand the use of indirect methods to map onshore hydrocarbons, this study used techniques applied to airborne geophysical data and remote sensing data to detect hydrocarbon microseepages. The research was conducted in the Remanso do Fogo area – Minas Gerais State – which is characterized by leaks of gas on the surface and as an exploratory field since the 80s. The surface geochemistry, led by Petrobrás in 1987, was used in this study for validation of the results. The airborne geophysics, comprised by magnetometry and gamma-ray spectrometry, has flight line spacing of 500m and nominal flight height of 100m, which characterizes it as a high resolution airborne survey, enabling the use of this tool for the microseepage detection. The thorium normalization technique was applied to radiometric data in order to detect little physical and chemical changes on the surface, caused by the action of hydrocarbons, such as the decrease in potassium and uranium concentrations. Potassium depletion is stronger than uranium depletion. Therefore the DRAD index was used to map these variations and indicate positives values in affected areas. The results had a strong correlation with the geochemical data and are positioned close to the reported gas leaks. The first order amplitude of the analytic signal was selected for mapping diagenetic magnetite accumulations and shallow geological structures that are potentially related with gas migration at the surface. It has an important correspondence with radiometric results and other validation elements. Fuzzy logic was applied to geophysical data in order to optimize the selection of potential areas for microseepages occurrences. Parallel to the study conducted with geophysics applied to small depths, magnetic sources from the basement to the surface were also investigated. Thus, possible intra-sedimentary structures and their relationship with the hydrocarbons passage were indentified in the area. The remote sensing data are comprised of nine bands of the ASTER sensor (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), from the visible spectral region to short wave infrared, which provides the discrimination of kaolinite, among the most diverse clay minerals, and the detection of vegetation spectral features and Fe2+ion. These elements are indicators of physical and chemical changes caused by the influence of hydrocarbons. The remote sensing results provided a set of additional attributes for the geophysical anomalies, reinforcing the possibility of microseepages ocurrences in these areas. Therefore, the data integration of this study allowed the definition of potential areas that have up to six ideal indicators of the hydrocarbons presence: (i) low potassium concentration; (ii) high DRAD values; (iii) high magnetic values; (iv) high kaolinite concentration; (v) high Fe2+ concentrations; (vi) geobotanic anomalies. Some of these areas were validated by geochemistry and reported gas leaks in the region.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-05-29T12:28:21Z No. of bitstreams: 1 2013_RalphTrancoso.pdf: 3223303 bytes, checksum: e769d16a824dae686aeb46b27a26a4b4 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-29T13:27:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RalphTrancoso.pdf: 3223303 bytes, checksum: e769d16a824dae686aeb46b27a26a4b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-29T13:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RalphTrancoso.pdf: 3223303 bytes, checksum: e769d16a824dae686aeb46b27a26a4b4 (MD5) / Esta dissertação de mestrado utilizou o sensoriamento remoto da vegetação para o desenvolvimento de dois estudos em dois biomas brasileiros, com diferentes vegetações. O primeiro estudo foi realizado no Cerrado, cobrindo as savanas do Brasil central que apresentam alta variabilidade espacial na vegetação. O Cerrado é o bioma brasileiro não-amazônico que perde sua vegetação natural de forma mais acelerada. O objetivo do estudo foi avaliar as mudanças na resposta espectral nos comprimentos de onda vermelho, infravermelho próximo, infravermelho de ondas curtas e Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) após o desmatamento. A análise foi realizada nos polígonos de desmatamento do Programa de Monitoramento dos Biomas Brasileiros por Satélite (PMDBBS) identificados por interpretação visual localizados em três diferentes regiões. Para cada região, a imagem Landsat TM onde o desmatamento foi identificado (em 2009) foi comparada com a imagem do ano anterior (antes do desmatamento) e com as amostras testemunha de vegetação nativa. Os resultados revelaram mudanças nas propriedades espectrais após o desmatamento tanto em relação ao ano anterior, quanto em relação à vegetação nativa. Na banda 3 os polígonos de desmatamento apresentaram reflectância 50,8% superior em relação a vegetação nativa, enquanto a diferença foi 10,2% maior na banda 4. Na banda 5, a reflectância aumentou 30,6% após o desmatamento, enquanto os valores médios de NDVI reduziram 28,6%. Todas estas mudanças foram estatisticamente significativas pelo teste t pareado. As análises de regressão entre as propriedades espectrais antes e após o desmatamento comparando o comportamento do desmatamento e da vegetação natural demonstraram um padrão de mudança consistente ao longo das regiões selecionadas. As diferenças observadas nas mudanças espectrais entre regiões foram discutidas em relação a precipitação e biomassa da vegetação. O segundo estudo foi realizado na região amazônica nos estados do Pará e do Mato Grosso. Estes estados vêm contribuindo com a maior parte do desmatamento na Amazônia brasileira. Entre 1988 e 2011 o desmatamento nestes estados representou 68% do total observado na Amazônia brasileira. O objetivo deste estudo foi analisar de forma comparativa o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), o Índice de Vegetação Realçado (EVI) e a reflectância no comprimento de onda infravermelho médio (MIR) nas categorias territoriais (Terras Indígenas TI, Unidades de Conservação de Proteção Integral - UCPI, Unidades de Conservação de Uso Sustentável - UCUS e propriedades rurais cadastradas - CAR) dos estados do Pará e Mato Grosso. A análise foi realizada sob um mosaico de 7 imagens do produto MODIS de vegetação (MOD13Q1) de agosto de 2012. Para a amostragem dos valores digitais, uma grade vetorial de 5 km foi construída sob as categorias territoriais. A Análise de Variância (ANOVA) revelou que os valores de NDVI, EVI e MIR são diferentes entre as categorias territoriais. A tendência geral demonstrada pelo teste de Tukey para a comparação das médias de NDVI, EVI e MIR é que as TIs e UCPIs apresentam florestas melhor conservadas, seguidas das UCUSs e CARs respectivamente. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This Master Science thesis used remote sensing of vegetation to carry out two studies in two Brazilian biomes, which present different vegetation characteristics. The first study was performed in Cerrado biome, covering the Brazilian savannas that present high spatial variability of vegetation. Cerrado is the non-Amazonian Brazilian biome that has the fastest natural vegetation loss. This study aimed to evaluate changes on spectral response in red, near infrared, short wave infrared wavelengths and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) after deforestation. The analysis was conducted over polygons of deforestation from Monitoring Program of Brazilian Biomes by Satellite (PMDBBS) interpreted by visual inspection located at three different regions. For each location, the Landsat TM images where deforestation polygons were identified (in 2009) were compared to the previous year (before deforestation) as well as to control samples in native vegetation. Results have pointed out changes on spectral properties after deforestation not only regarding to previous year but also in relation to native vegetation. In band 3, deforestation polygons presented reflectance 50.8% higher in relation to native vegetation, while this difference was 10.2% higher in band 4. In band 5, the reflectance increased 30.6% after deforestation, while NDVI mean values decreased 28.6%. All of these differences were statistically significant by paired t-test. Regression analyses between spectral properties before and after deforestation comparing deforestation and natural vegetation behavior showed a consistent pattern of change throughout the selected regions. The observed differences in spectral changes among regions were then interpreted in light of precipitation and vegetation biomass. The second study was carried out in the Amazon region, more specifically in the Mato Grosso and Pará States. These States contribute to the major part of deforestation in the Brazilian Amazon. Between 1988 and 2011, their deforestation represented 68% of overall deforestation in the Brazilian Amazon. The aim of this study is to make a comparative evaluation of NDVI, Enhanced Vegetation Index (EVI) and reflectance in the middle infrared wavelength (MIR) considering territorial categories (Indigenous Lands, Strictly Protected Areas, Sustainable Use Protected Areas and rural private lands) located in the Mato Grosso and Pará States. The analysis was carried out over a mosaic of seven tiles of MODIS vegetation product (MOD13Q1) from August of 2012. In order to obtain the means digital values, a vector grid with cells of 5-km was constructed for sampling purpose over the territorial categories. The Analysis of Variance (ANOVA) showed that digital values of NDVI, EVI and MIR are different among territorial categories. The overall trend revealed by Tukey test for multiple comparisons of mean values of NDVI, EVI and MIR is that Indigenous Lands and Strictly Protected Areas present better conserved forests, followed by Sustainable Use Protected Areas and rural private lands, respectively.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-17T17:02:28Z No. of bitstreams: 1 2013_DhaltonLuizTosettoVentura.pdf: 2237117 bytes, checksum: 90d949d411731fb4e2f2a654ec7e6a3c (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-18T20:18:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DhaltonLuizTosettoVentura.pdf: 2237117 bytes, checksum: 90d949d411731fb4e2f2a654ec7e6a3c (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-18T20:18:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DhaltonLuizTosettoVentura.pdf: 2237117 bytes, checksum: 90d949d411731fb4e2f2a654ec7e6a3c (MD5) / Apesar da dependência dos açudes para o abastecimento público no Semiárido brasileiro, muitos deles estão eutrofizados e apresentam florações de cianobactérias. O monitoramento limnológico convencional nessa região, e no país como um todo, não tem a frequência e a abrangência necessárias. Nesse cenário, o uso do sensoriamento remoto surge como opção para suprir as lacunas espaciais e temporais do monitoramento. Em vista disso, o objetivo deste trabalho foi propor modelos matemáticos para predição da concentração de clorofila a (Chla) em açudes do Semiárido a partir de dados de sensoriamento remoto, a saber: dados de radiometria e de imagens MERIS/OLCI e MODIS (de 1 km e de 500 m de resolução). Adicionalmente, pretendeu-se testar a aplicação dos modelos voltados a imagens MODIS de 500 m para geração de uma série temporal de Chla estimada. Coletaram-se dados de radiometria e Chla em pontos amostrais situados em seis açudes, durante cinco campanhas realizadas entre 2008 e 2012. Dentre numerosos modelos analisados, 14 foram selecionados, sendo cinco para imagens MODIS de 500 m de resolução (bandas 1, 3 e 4 desse sensor); dois para imagens MODIS de 1 km (bandas 13, 14 e 15); dois para imagens MERIS (bandas 7, 8, 9 e 10); e cinco para aplicação a dados de radiometria. Os modelos tiveram calibração bem sucedida e devem ser validados em estudos futuros. Um dos modelos para imagens MODIS 500 m foi validado e aplicado com sucesso à geração de uma série de Chla estimada no açude Eng.º Armando Ribeiro Gonçalves, abrangendo o período de julho de 2003 a janeiro de 2012. Esse modelo apresentou potencial para a análise de tendências na variação temporal da Chla e identificação de açudes em condições eutróficas. A abordagem adotada pode servir de base para um sistema automatizado de monitoramento da Chla em reservatórios. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Reservoirs in the Brazilian semiarid region are crucial for water supply, but many undergo cultural eutrophication and present cyanobacteria blooms. The conventional limnological monitoring in those water bodies lacks the necessary spatiotemporal coverage. In this scenario, remote sensing becomes a relevant option for complementing the conventional monitoring. This work aimed to select models for predicting chlorophyll a concentration (Chla) in Brazilian semiarid reservoirs from remote sensing data, namely data from field radiometry and from MERIS and MODIS (500 m and 1 km spatial resolution) imagery. It was also aimed to apply the selected MODIS 500 m models to the generation of a time series of estimated Chla. We collected radiometry and Chla data in six reservoirs, in five field campaigns which took place from 2008 to 2012. Fourteen models were selected: five for MODIS 500 m (bands 1, 3 and 4); two for MODIS 1 km (bands 13, 14 e 15); two for MERIS (bands 7, 8, 9 e 10); and five for radiometry data. The models were successfully calibrated and must be validated in future works. One of the MODIS 500 m models was validated and used for generating a time series of estimated Chla in Eng. Armando Ribeiro Gonçalves reservoir, covering the Jul/2003 – Jan/2012 period. The model has good potential for temporal trends analyses and for identifying reservoirs under eutrophic condition. The adopted approach in the time series generation may be the basis for an automated Chla monitoring system.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-11-17T19:27:29Z No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMarianoMeloJúnior.pdf: 30363032 bytes, checksum: 9b25c1b0554006e95c507c6cd6cbe40b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-31T20:42:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMarianoMeloJúnior.pdf: 30363032 bytes, checksum: 9b25c1b0554006e95c507c6cd6cbe40b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T20:42:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMarianoMeloJúnior.pdf: 30363032 bytes, checksum: 9b25c1b0554006e95c507c6cd6cbe40b (MD5) / O estudo sistêmico das manifestações patológicas em fachadas baseado em mapas de danos e, consequentemente, na suposição das causas e compreensão dos mecanismos favorece a elaboração de instrumentos preditivos ou corretivos. As técnicas de inspeção em edificações podem se basear, prioritariamente, em métodos experimentais e empíricos. A inspeção visual é um método empírico e também o primeiro passo para a avaliação contínua, para que decisões sejam tomadas quanto à necessidade de procedimentos de intervenções em edificações na fase de uso. A visão estereoscópica é uma das técnicas que compõe a ciência do processamento digital de imagens (PDI) e seus princípios são utilizados na fotogrametria digital, em particular na obtenção de modelos de superfícies (produtos fotogramétricos) por nuvem de pontos ou DSM (Dense Stereo Matching). Em outro segmento do PDI encontra-se a obtenção automática de padrões, que se baseia em várias etapas, como a segmentação e classificação. Este trabalho visou o desenvolvimento de metodologia para a aplicação de técnicas e métodos baseados em PDI para geração de mapas de danos de fachadas de edifícios por imagens (fotografias) capturadas por VANTs. Algumas imagens foram usadas para a obtenção de modelos de superfícies e, posteriormente, de ortoimagens, ou seja, projeções ortográficas das fachadas. As edificações usadas nos experimentos foram escolhidas em função do valor histórico e da presença de manifestações patológicas, modeladas pela técnica de DSM a fim de avaliar os procedimentos, os programas e os resultados. Alguns programas de fotogrametria digital foram usados, dando destaque ao PhotoScan para a obtenção das ortoimagens e, a partir do planejamento e cálculos da sobreposição e do número de fotos, foram obtidos resultados satisfatórios. Com a finalidade de gerar automaticamente mapas de danos em, principalmente, ortoimagens, dois programas foram utilizados: Tyche (2015) e Detecta Fissura (2016). O Tyche (2015), baseado em análise estatística visando a segmentação, foi utilizado para gerar mapas de danos de manchas escuras, eflorescência, destacamento de revestimento cerâmico e alteração cromática. O Detecta Fissura (2016) baseou-se em dois operadores principais: Sobel e Canny, objetivando exclusivamente a detecção de fissuras. Além dos bons resultados, constatou-se que a interação de profissionais na geração dos mapas de danos por PDI ainda se faz importante para se chegar nos resultados esperados. Os métodos empregados demonstraram também potencialidades para o monitoramento da evolução de danos em fachadas. / The systemic study of damages in facades through maps of damage and, consequently, on the assumption of causes and understanding of the mechanisms contributes the development of predictive or corrective instruments. The inspection techniques on buildings can be based, priority, on experimental and empirical methods. Visual inspection is an empirical method and also the first step for continuous evaluation, for decisions are taken on the need for intervention procedures in buildings in the period of use. Stereoscopic vision is one of the techniques of digital image processing (DIP) and its principles are used for digital photogrammetry, in particular in obtaining surface models (photogrammetric products) by cloud points or DSM (Dense Stereo Matching). In another DIP segment, is the automatic patterns recognition, which is based on several stages, as the segmentation and classification. This work aimed at the development of methodology for the application of techniques and methods based on DIP to generate maps of damages of building façades from images (photographs) taken from UAVs. Some images were used to obtain surface models and, after, orthoimages or orthographic projections of façades. Some of the buildings used in the experiments were also chosen due to the historical value and the presence of pathological manifestations, modeled by DSM technique to assess the procedures, programs and results. Some digital photogrammetry programs were used, highlighting the PhotoScan to obtain the orthoimages and from planning and calculations of the overlap and the number of photos, satisfactory results were obtained. In order to automatically generate maps of damages on, mainly, orthoimages, two programs were used: Tyche (2015) and Detecta Fissura (2016). The Tyche (2015), based on statistical analysis aimed the segmentation, was used to generate maps of damages of staining, efflorescence, detachment of ceramic tiling and color change. The Detecta Fissura (2016) was based on two main operators: Sobel and Canny, aiming the detection of cracks. Beyond the good results, it was found that the interaction of professional in generating of maps of damages from DIP also becomes important to get the expected results. The methods also demonstrated potential for monitoring the evolution of damages in façades.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-06-13T14:14:28Z No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-13T15:03:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T15:03:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / O conhecimento do comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica e fundamental para uma gestão adequada dos seus recursos hídricos, bem como para o suporte das decisões relativas ao desenvolvimento de atividades antrópicas e ao acompanhamento de impactos como assoreamento, poluição e eutrofização. Estudos de monitoramento e gerenciamento dos recursos hídricos ainda passam por muitas dificuldades, a dimensão das regiões de estudo, que muitas vezes determinada pela extensão das bacias hidrográficas, eleva os custos dos estudos e impossibilita analises espaciais periódicas. As técnicas convencionais utilizadas para o monitoramento das águas não podem acompanhar a crescente demanda de controle da qualidade das águas, sendo necessário criar soluções alternativas. Atendendo a essa necessidade, destacam-se os sensores remotos que permitem levantar dados e monitorar alvos em um curto espaço de tempo. Assim, esse trabalho foi focado em monitorar o fluxo de entrada de sedimentos no braço do rio Indaiá no reservatório de Três Marias-MG, com base em dados das imagens de satélites e medições em campo. Foram usadas series temporais de 12 anos das imagens MODIS (Terra e Aqua), compostas a cada 8 dias. Estimativas de reflectância da superfície da água foram calculadas usando o algoritmo MOD3R, e técnicas de radiometria e coletas de sedimentos em suspensão in situ foram usadas para calibrar as respostas das imagens de satélites e simular bandas espectrais. Dados hidrossedimentométricos da estação de monitoramento do rio Indaiá foram integrados nas analises para entender a relação entre as respostas das imagens de satélites e as medições de campo. As medições da reflectância feitas por radiometria in situ ao longo do braço do rio Indaiá detectaram uma variação nas curvas de reflectância espectral, que foi relacionada com o conteúdo de sedimentos em suspensão presentes na água. A análise da série temporal de imagens MODIS mostrou boa relação com as medições hidrossedimentométrica realizadas pela CEMIG no rio Indaiá, mas variações na hidrologia do reservatório comprometeram as analises nos períodos de seca (entre os anos de 2000 e 2002). A boa correlação entre as campanhas de amostragem de sedimentos em suspensão e as bandas MODIS simuladas, possibilitam obter estimativas de concentrações de sedimentos usando dados de reflectância da série temporal das imagens MODIS. As concentrações de sedimentos gerados a partir de dados de reflectância do MODIS permitem compreender o padrão da entrada do fluxo de sedimentos ao longo do braço do rio Indaiá. Os resultados demonstram o grande potencial das imagens de satélite em monitorar a concentração de sedimentos e a deposição em diferentes regiões no braço do rio Indaiá. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Knowledge of the hydrology of a watershed is essential to the management of its water resources, as well as to support decisions regarding the development of human activities and monitoring of impacts such as sedimentation, pollution and eutrophication. Studies about monitoring and management of water resources still go through many difficulties: the size of the study areas, often determined by the extent of watersheds, raises the costs of studies and prevents the periodic spatial analysis. Conventional techniques used for water monitoring cannot keep up with the growing demand for control of water quality, so it's necessary to create alternative solutions. Due to this need, we highlight the remote sensors that allow collecting data and monitoring of targets that are on the surface in a short time. Thus, this work aimed at monitoring the sediment inflow in a stretch of the Indaiá river, located in the Tres Marias reservoir-MG, based on data from satellite images and field measurements. A 12-year time series of MODIS images (Terra and Aqua) 8-day composites was used in this study. Estimates of the water surface reflectance were calculated using the MOD3R algorithm. Field radiometry and water sampling were used to calibrate the responses of satellite images to suspended sediment concentration. Suspended sediment time series from the CEMIG monitoring station of Indaiá river were integrated in the analyzes to understand the relationship between the responses of satellite images and field measurements. The reflectance measurements, assessed by the field radiometry along the stretch of the Indaiá river, made possible to detect a variation related to the content of sediment suspended in the water. The analysis of time series of MODIS images showed good relationship with the measurement data of sediment in water, but variations in the hydrology of reservoir (i.e. dramatic dry periods) hampered the analyzes undertaken during dry periods between the years 2000 and 2002. The good correlation between the sampling campaigns suspended sediment and simulated MODIS bands, allowed to calculate suspended sediment concentrations using MODIS reflectance time series. The concentrations of suspended sediment assessed from MODIS reflectance data makes possible to understand the pattern of incoming flows of sediments along the stretch of Indaiá river. The results demonstrate the great potential of satellite imagery to monitor the sediment concentration and deposition pattern within a reservoir.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2010. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2011-05-13T17:08:59Z No. of bitstreams: 1 2010_LaraNigroRodriguesAlvesRamos.pdf: 12505221 bytes, checksum: 63611cc2132af3f7a1e6b3b4192f1c0d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(tempestade_b@hotmail.com) on 2011-05-16T16:15:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_LaraNigroRodriguesAlvesRamos.pdf: 12505221 bytes, checksum: 63611cc2132af3f7a1e6b3b4192f1c0d (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-16T16:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_LaraNigroRodriguesAlvesRamos.pdf: 12505221 bytes, checksum: 63611cc2132af3f7a1e6b3b4192f1c0d (MD5) / O Arco Magmático de Arenópolis é inserido no chamado Cinturão de Au-Cu de Arenópolis-Mara Rosa que hospeda inúmeros depósitos de ouro e cobre-ouro, desenvolvidos nos diversos estágios de evolução da Faixa de Dobramentos Brasília. A área de estudo compreende a região de Fazenda Nova, localizada na porção leste do Arco Magmático de Arenópolis, onde existem diversas ocorrências auríferas e a mina de ouro Bacilândia (Depósito de Fazenda Nova). Esta mina hospeda-se nas rochas metavulcânicas da Seqüência Vulcano-Sedimentar de Jaupaci e sua mineralização está associada à alteração hidrotermal, caracterizada por carbonatação, sericitização e sulfetação. Este estudo utilizou imagens derivadas do processamento de dados magnéticos e gamaespectrométricos aéreos para o suporte ao mapeamento geológico e à prospecção de ouro, por intermédio da identificação de zonas de alteração hidrotermais, possíveis de estarem relacionadas com a mineralização aurífera, e da integração destes dados com dados geológicos e geoquímicos para a indicação de áreas alvo para exploração mineral de ouro na região. As imagens magnéticas e gamaespectrométricas auxiliaram na caracterização geológica da área a partir da geração de um mapa lito-geofísico que apresentou a individualização de 15 unidades, com a distinção de domínios dentro das unidades geológicas, os quais podem representar diferentes associações petrológicas ou processos de lixiviação que acarretam na dispersão dos radioelementos. Estas unidades, interpretadas principalmente a partir das imagens ternárias, apresentaram forte correlação com os corpos graníticos mapeados na região e delimitaram diferentes rochas associadas à Província Alcalina de Goiás. As zonas de alteração hidrotermal foram identificadas mediante as imagens da razão K/Th, Potássio Anômalo e Fator-F geradas a partir de análises estatísticas nos dados de espectrometria gama. Estas imagens foram integradas com os dados estruturais, interpretados a partir das imagens magnetométricas, e dados de geoquímica de sedimento de corrente. Foram identificados 28 alvos para a prospecção de ouro na área, sendo que 14 apresentam maior prioridade por mostrarem anomalias positivas nas três variáveis gamaespectrométricas geradas. Os alvos para a prospecção de ouro indicados apresentam diferentes formas e tamanhos e estão hospedados tanto nas rochas vulcânicas da Seqüência Vulcano-Sedimentar Jaupaci, como nos ortognaisses e nas coberturas lateríticas e podem estar ou não associados às grandes estruturas da região e às anomalias geoquímicas dos elementos rastreadores. A espessa cobertura laterítica presente na área mascarou a geoquímica de sedimento de corrente e prejudicou a identificação da Mina Bacilândia nas imagens da razão K/Th, do Potássio Anômalo e do Fator-F. Nestas imagens não são reconhecidas anomalias que possam estar relacionadas à presença da mina de ouro devido à detecção superficial da radiação gama que realiza medições de radiação no máximo até 50 cm no solo. O enriquecimento de potássio associado ao decréscimo da amplitude magnética foi identificado como a assinatura aerogeofísica esperada para a mineralização de ouro na área de estudo. Estas características, em conjunto a fatores como geoquímica de solo, mapeamento geológico detalhado, melhor compreensão da gênese do minério da mina de Bacilândia e o follow up dos alvos aqui indicados, podem ser utilizadas em futuras pesquisas prospectivas para o sucesso da exploração de depósitos de ouro na região. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Arenópolis Magmatic Arc is included in the Arenópolis-Mara Rosa Au-Cu Belt that hosts many Au and Cu-Au deposits, developed in the stages of evolution from Brasília Fold Belt. The study area comprises the Fazenda Nova region, situated in the east portion of Arenópolis Magmatic Arc, which includes gold occurrences and the Bacilândia Mine (Fazenda nova Deposit). This mine is host in the metavolcanic rocks from Jaupaci volcanic-sedimentary sequence and its mineralization is associated with hydrothermal alteration characterized by carbonatization, sericitization and sulfidation. This study utilized images derived from the magnetometric and gamma-ray airborne data processing to aid the geological mapping and the gold mineral prospection though the identification of hydrothermal alteration zones, which can be related with gold mineralization, and the integration of these data with geological and geochemistry data aiming the identification of targets areas to gold mineral prospection in the region. Gamma-ray and magnetic images supported the geological characterization though the generation of a geology-geophysics map that displays the individualization of 15 units with the domain distinct inside the geological unites, which can represent different petrological associations or lixiviation process. These unites, interpreted mainly from ternary images, showed strong relation with the orogenic granites intrusions mapped in the area and delimited different rocks associated with the Alkaline Complex. The hydrothermal alteration zones were identified through K/Th ratio, Anomalous Potassium and Factor-F images generated by gamma-ray data statistics analyzes. These images were integrated with structural framework, interpreted from magnetometric images, and stream sediment geochemistry data. It was identified 28 gold prospection targets, being 14 priority targets by show positive anomalies in the three gamma-ray variables generated. The prospection targets indicated illustrate different shapes and size and are host in the volcanic rocks from Jaupaci Sequence, but also in the orthogneisses and in the lateritic cover and can be or not associated with major structures or geochemistry anomalies. The thick lateritic cover present in the area masked the stream sediment geochemistry and prejudiced the Bacilândia Mine identification in the K/Th ratio, Anomalous Potassium and Facto-F images. In these images are not recognized anomalies that could be related with the gold mine due the superficial gamma-ray detection, which doesn’t exceed 50 cm on soil. The potassium enrichment associated with the magnetic anomaly amplitude decrease was identified as the geophysical signature for the gold mineralization in the study area. These characteristics associated with soil geochemistry, detailed greenfield, better recognition of the Bacilândia mine gold mineralization and follow up of the targets indicated can be utilized in futures prospection surveys to the success of the gold exploration in the region.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-18T16:28:46Z No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-18T19:20:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-18T19:20:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / A bacia amazônica é a mais importante do mundo em termos de superfície e de vazão ao oceano, representando uns 15% do volume d’água chegando aos oceanos e proveniente dos continentes. O fluxo de sedimento do Rio Amazonas foi estimado entre 600 e 1200 Milliões de toneladas. Na bacia do Amazonas, por causa de seu tamanho e de difícil acesso, é demasiado complexo e dispendioso o monitoramento das sub-bacias importantes. Para resolver esses problemas serão exigidos instrumentos alternativos, como imagens de satélite. A principal desvantagem da utilização de sensores ópticos nesta região é a grande quantidade de nuvens, mas este problema pode ser solucionado com a utilização de imagens de alta resolução temporal. Este trabalho tem como principal objetivo controlar os fluxos de sedimentos nos grandes rios da Amazônia, e classificar os diferentes tipos de água presente na bacia, a partir de suas características ópticas. O sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), a bordo dos satélites TERRA e AQUA, fornecem imagens diárias por cada satélite, fazendo um total de 2 imagens por dia, com resolução espacial de até 250 m. Nesta pesquisa serão usadas imagens compostas de 8 dias com resolução espacial de 250 e 500 m para ambos os satélites, fazendo um total de 4 produtos MODIS (MOD09Q1, MOD09A1, MYD09Q1 e MYD09A1). Estes produtos fornecem dados de reflectância com uma correção atmosférica bastante robusta. A rede de monitoramento ORE-HIBAM vem coletando dados de qualidade de água, a cada dez dias, desde 2003, em diferentes locais da bacia amazônica. Estas amostras são para a medição da concentração de matéria em suspensão (MES) de superfície. Para calibrar estas estações, o projeto HIBAM, em cooperação com entidades regionais, realiza campanhas para a coleta de amostras d’água e medição de diferentes parâmetros. Nessas campanhas foram também realizadas medições de radiometria (reflectância de sensoriamento remoto (Rrs) e coeficiente de atenuação difusa (Kd)) da água. De maneira simultânea às medições de radiometria foram coletadas amostras de água. As medições de Rrs foram relacionados com as concentrações correspondentes de MES, obtendo um coeficiente de correlação (R2 ) de 0,89 para 259 amostras. Da mesma forma foram correlacionados com as medidas de Kd e a concentração de MES, obtendo R2 de 0,93 para 129 amostras. Ambas as medidas com um intervalo de concentrações de 2-621.6 mg/l. As medições de radiometria também foram utilizadas para classificar as águas naturais da Amazônia em 8 classes, dependendo de suas propriedades ópticas. Com as medidas radiométricas de campo foi possível calcular o coeficiente de absorção (a) das águas naturais, estimar a absorção do CDOM (aCDOM) e dos sedimentos (as). Usando estes dados, também foi calculado o coeficiente de espalhamento (b) e retroespalhamento (bb) para diferentes tipos de água, com resultados consistentes com a literatura. A extração da reflectância das imagens MODIS foi realizada de maneira automatizada, mediante a ferramenta computacional MOD3R. Esta ferramenta extrai a reflectância dos pixels correspondentes da água, a partir de uma região previamente designada. Desta forma, pode-se processar e analisar séries históricas a partir de uma grande quantidade de imagens (mais de 500 imagens por estação). Com as imagens MODIS foram criadas 6 estações virtuais ao longo do Rio Madeira. Para esse trabalho foi usada uma razão de bandas (infravermelha / vermelha) e, a partir dos dados de radiometria de campo e de concentração de MES das campanhas, os dados MODIS foram calibrados a partir da relação entre dados de MES e o resultado da razão de bandas. Os dados de MES estimados com as imagens MODIS foram validados com os dados das estações de Fazenda Vista Alegra e Porto Velho, da rede ORE-HIBAM obtendo-se um valor de R2 = 0.78. Assim, foram estimados os valores de MES para cada estação e para um período de 2000 a 2011. Com esses dados, foi calculado um ano médio (12 médias mensais) para as seis estações. Assim, observamos os processos de transporte de sedimentos como diluição e precipitação ao longo do rio Madeira e do comportamento temporal em cada estação e época do ano, e da influência nos sedimentos do remanso hidráulico causado pelo rio Amazonas, em alguns meses do ano. Na confluência dos rios Ucayali e Maranon é formado o rio Amazonas (peruano). Nessa região existem três estações de amostragem de concentração de sedimentos de superfície, da rede ORE-HYBAM, nos três rios (Marañón, Ucayali e Amazonas). A estação do rio Ucayali teve um problema causado pela pluma de um rio afluente, fazendo com que as amostras nesta estação representem as águas do afluente. O projeto HIBAM realiza campanhas de amostragem de sedimentos e medição do caudal sólido e líquido, assim podem se ligar as amostras de sedimentos de superfície com descarga sólida. Os dados de reflectância infravermelha MODIS foram relacionados com as concentrações médias de superfície, medidas durante as campanhas, obtendo-se boas correlações entre estas duas magnitudes. Usando as relações MES- Reflectância, foram estimadas series de concentração de sedimentos e posteriormente foi estimada a descarga sólida em 3 estações. Nas estações dos rios Marañon e Amazonas, os dados estimados com as imagens de satélite foram validadso com os dados da rede ORE-HIBAM. Para validar o resultado do rio Ucayali foi realizado um balanço de massa entre as três estações, de modo que a descarga sólida dos rios Maranon e Ucayali seja igual à descarga sólida na estação do rio Amazonas. O equilíbrio foi realizado com dados MODIS estimados, em uma série de imagens entre os anos 2000 e 2009, fechando o equilíbrio entre as estações tanto a montante quanto a jusante. Na presente pesquisa foram estimados dados de MES para um intervalo entre 4 e 1832 mg/l, sem achar saturação na reflectância do canal infravermelho, na razão de bandas e no Kd. As estimações de MES, a partir dos dados MODIS, realizadas na presente pesquisa mostraram um erro médio quadrático entre 30 e 40%. Com a utilização da radiometria de campo, este erro diminui cerca de 23%. ______________________________________________________________________________ RÉSUMÉ / Le bassin Amazonien est le grand plus réseau hydrographique du monde en termes d’extension géographique et de débit. Il couvre approximativement 5 % des surfaces émergées, représente 15 % des apports continentaux en eau douce aux océans tandis que son débit sédimentaire est de l’ordre de 800 millions de tonnes par an. Le suivi hydro-sédimentaire des fleuves amazoniens est rendu difficile par la taille du bassin et la puissance des flux à mesurer pour lesquels les méthodes traditionnelles de caractérisation sont peu adaptées. Les données de télédétection optique pourraient représenter une alternative intéressante pour le suivi de paramètres de qualité des eaux, notamment pour des grands bassins « sous » instrumentés comme l’Amazonie. Un obstacle important reste cependant le fort ennuagement typique des zones tropicales humides qui ne peut être dépassé que par l’utilisation d’une très haute résolution temporelle. L’objectif de la présente thèse est de caractériser les flux sédimentaires des principaux fleuves amazoniens à partir du suivi par télédétection des propriétés optiques de leurs eaux. Les capteurs MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord des satellites Terra et Aqua, fournissent des images journalières sur toute la surface terrestre. Nous considérons les produits continentaux composites à 8 jours et à 250 mètres de résolution spatiale. Ces images présentent l’avantage d’être calibrées, corrigées des effets atmosphériques et géoréférencées de manière robuste permettant un traitement automatisé de longues séries temporelles depuis l’an 2000. La caractérisation des flux sédimentaires in situ se base sur les données de réseaux conventionnels de mesure (ORE-HYBAM) et des campagnes de mesure qui ont permis de mesurer, selon des transects amont-aval, les principales caractéristiques des flux hydrologiques (débit, variations spatiales et saisonnières), des matières en suspension (MES) (concentration, minéralogie, granulométrie) et de leurs propriétés optiques (propriétés optiques apparentes AOP – réflectance télédétectée Rrs et coefficient d’atténuation diffus vertical descendant Kd). Un total de 279 mesures de Rrs et 133 de Kd sont analysées afin de déterminer la variabilité des propriétés optiques des MES au sein du bassin versant de l’Amazone et durant les différentes périodes du cycle hydrologique. Une classification non supervisée de Rrs permet de séparer aisément les eaux des plaines d’inondation et les grands types d’eaux fluviales (eaux noires / claires / blanches). La réflectance est bien corrélée avec la concentration en MES dans l’infrarouge (r² = 0.81 – 840 < λ < 900 nm) sur toute la gamme mesurée [2-621 mg/l]. Cependant, Rrs sature rapidement du bleu au rouge dès 100 mg/l. Au contraire, Kd montre une remarquable corrélation avec la concentration en MES (r² > 0.9), sans saturation et pour une large gamme de longueur d’ondes du vert (500 nm) à l’infrarouge (850 nm). Les propriétés optiques inhérentes (IOP) sont aussi étudiées directement (matière organique dissoute colorée – CDOM) ou déduites à partir des mesures des AOP. La moyenne de l'absorption du CDOM à 440 nm varie en fonction des types d’eaux. Pour les eaux noires, aCDOM est de 7.9 m-1, alors qu’il est de l’ordre de 4.8 m-1, pour les eaux blanches. La relation entre aNAP (coefficient d’absorption du matériel particulaire) à 550 nm et la MES est très robuste (r2 =0.91) mais présente une dispersion significative pour les faibles concentrations. L'absorption spécifique des particules non algales (a*NAP), qui est définie comme l'absorption par unité de concentration est évaluée à 0.028 m2/g à 555 nm. La variation de aNAP est modélisée par une exponentielle négative dont l’exposant varie entre 0.006 et 0.015 avec une corrélation négative avec la MES. Le coefficient de diffusion spécifique des particules non algales b*NAP à 555 nm est en moyenne de 0.672 ± 0.18 m2.g-1 et montre une variation spectrale du type λ-0.77 avec la longueur d’onde. Alors que sur l’Amazone et son principal affluent, le Solimões, aucunes variations saisonnières ne sont détectées, on mesure une variation saisonnière de b*NAP au sein du fleuve Madeira qui contribue à hauteur de 50% au débit solide du fleuve Amazone. L’utilisation des données satellitaires de résolution moyenne (hectométrique) est rendu difficile par l’étroitesse des cours d’eau vis-à-vis de la taille des pixels. Le phénomène de mélange spectral peut altérer la réflectance des pixels d’eau en fonction de la proximité d’éléments possédant des signatures spectrales contrastées (végétation de berge). Un algorithme a été développé afin d’identifier de manière automatique les pixels purs d’eaux au sein des scènes MODIS. La réflectance des eaux fluviales calculées par l’algorithme est validée avec les données radiométriques de terrain décrites précédemment, avec une bonne précision et avec un biais compatible avec les études de CAL/VAL précédemment publiées en milieu tropical humide marquée la présence d’aérosols en grande quantité. L’utilisation de cet algorithme permet un traitement automatisée des séries temporelles MODIS sur toutes les stations du réseau HYBAM en Amazonie et sans connaissance a priori des caractéristiques hydrologiques, météorologiques ou de la géométrie d’acquisition. Au Brésil, le fleuve Madeira est étudiée de manière systématique avec les données MODIS Terra et Aqua à partir de la création d’un réseau de stations virtuelles le long du cours d’eau. L’analyse conjointe des données satellitaires, radiométrique de terrain et des données de MES à deux stations (Porto Velho et Borba) met en évidence une hystérésis dans la relation Rrs – concentration en MES. En effet, il apparait que pour une même concentration en MES, la Rrs est inférieure en période de pic de crue, un comportement cohérent avec celui détecté pour le coefficient de diffusion spécifique de la MES comme décrit précédemment. Cette sensibilité est expliquée par une variation du type de MES qui affecte leur propriétés optique bien qu’il ne soit pas possible de conclure sur l’origine exacte de cette variation (variabilité granulométrique, minéralogique ou de la fraction organique). Cependant, l’utilisation d’un ratio Rrs(Infrarouge) / Rrs(Rouge) permet de s’affranchir de cette sensibilité saisonnière et permet un suivi précis de la concentration en MES comme l’atteste la validation avec les données du réseau HYBAM (r = 0.79 – N = 282) pour une large gamme de MES (4 – 1832 mg/ l). L´étude des comportements moyens de la concentration en MES mesurée par satellite au pas de temps mensuel (estimée par une moyenne interannuelle entre 2000 et 2011), d’amont en aval, permet le suivi fin des processus hydro-sédimentaires qui se développent au cours de la traversée du Madeira au sein de la plaine amazonienne jusqu’à sa confluence avec le fleuve Amazone : dilution, sédimentation et resuspension. En particulier, la zone de sédimentation induite par le barrage hydraulique à la confluence Madeira / Amazone est précisément délimitée lors de la période d’étiage. Au Pérou, nous étudions la zone de confluence Marañon / Ucayali où se forme le fleuve Amazone et où l’ORE HYBAM maintient une station hydro-sédimentaire sur chaque cours d’eau avec le service hydrologique péruvien. La station terrain de l’Ucayali montre des mesures incohérentes pendant plusieurs années du fait de l’influence d’un affluent local à l’amont de la station, rendant impossible l’utilisation de ces données. Pour cette étude, les images MODIS sont calibrées à partir de campagnes de mesures intensives des MES aux trois stations du réseau HYBAM entre 2007 et 2009. La validation est effectuée de manière indépendante de deux manières. D’abord en comparant les MES estimées par satellite et les données du réseau HYBAM (données à 10 jours) aux deux stations montrant des enregistrements valides (fleuves Amazone et Marañon). Ensuite, les données de MES de surface estimées par satellite sont utilisées pour calculer une concentration moyenne sur la colonne d’eau grâce aux données de campagne HYBAM. Les MES moyennes sur la section sont ensuite multipliées par le débit liquide pour calculer un débit sédimentaire à chaque station dans la zone de confluence. La comparaison des débits solides déduit par satellite entre amont (Marañon + Ucayali) et aval (Amazone) montre une excellente robustesse des estimations satellitaires (RMSE de 18 %, biais de 3 % sur 104 mois de données) compatible avec une utilisation opérationnelle des données MODIS pour le suivi des flux sédimentaires au sein du bassin amazonien. La présente thèse démontre pour la première fois que les propriétés optiques des MES au sein d’un grand bassin versant hydrologique sont suffisamment stables spatialement et temporellement afin de permettre un suivi efficace des flux sédimentaires de surface. Nous avons également démontré que les données MODIS, grâce au post-traitement que nous présentons, permettent de suivre robustement la réflectance des eaux de rivières. L’exploitation des images satellitaires permet ainsi de mettre en évidence les processus hydro-sédimentaires sur de larges périodes de temps (> 10 ans) et de mesurer les flux sédimentaires en conjonction avec les réseaux conventionnels de mesure. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Amazon basin is the largest hydrographical network in terms of geographical extension and discharge. It covers approximatively 5% of the continental surface, represents 15% of the fresh water continental contribution to the ocean, while its solid discharge is of around the 800 millions of ton per year. The hydro-sedimentary monitoring of the Amazonian rivers is limited by the large extension of the basin and the magnitude of the fluxes to measure, for which the traditionally characterisation methods are not well adapted. The optical remote sensing data could represent an interesting alternative for the monitoring of water quality parameters, particularly for large under-instrumented basins like the Amazon. However, a main limitation of this method is the typical nebulosity of the wet tropical regions. This difficulty can only be resolved by using very high temporal resolution of the data. The objective of this thesis is to characterize the sedimentary fluxes of the main amazonian rivers, using the remote sensing monitoring of their water optical properties. The MODIS sensors (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) on board of Terra and Aqua satellites provide daily images on the whole Earth surface. The continental product composites every 8 days and with 250-m spatial resolution are used. The advantage of those images is that they are calibrated, the atmospheric effects are corrected, and they are robustly georeferenced, which make possible an automatized treatment of large temporal series since 2000. The in-situ sedimentary fluxes characterization is based on a conventional measurement network data (ORE-HYBAM) and field campaigns. Those data provided, via upstream-downstream section, main characteristics of hydrological fluxes (discharge, spatial and seasonal variabilities), suspended sediment (SS) (concentration, mineralogy and granulometry) and their optical properties (apparent optical proprieties AOP – remote sensing reflectance Rrs and downwelling diffuse attenuation coefficient Kd). A total of 279 measurements of Rrs and 133 of Kd are analyzed in order to determinate the variability of optical properties of SS into the Amazon basin and during the distinct periods of the hydrological cycle. With a classification not supervised of Rrs , the flood plains water and the main fluvial water types (black water/clear/white) are separated. The reflectance is well correlated with the SS concentration in the infrared (r² = 0.81 – 840 < < 900 nm) over all the measured range [2-621 mg/l]. However, Rrs rapidly saturates from blue to red from 100 mg/l. On the contrary, Kd shows a clear correlation with the SS concentration (r² > 0.9), without saturation and for a large range of wavelength from green (500 nm) to infrared (850 nm). The inherent optical properties (IOP) are also directly studied (colored dissolved organic matter – CDOM) or deduced from AOP measurements. The mean absorption of the CDOM at 440 nm differs according to water types. For black water, aCDOM is 7.9 m-1, while it is of about 4.8 m-1 for white waters. The relation between aNAP (absorption coefficient of the suspended sediment) at 550 nm and the SS is robust (r2 =0.91) but shows a significative dispersion for weak concentrations. The specific absorption of the non- algal particles (a*NAP), which is defined as the absorption per concentration unity is estimated at 0.028 m2/g à 555 nm. The variation of aNAP is modelized by a negative exponential with an exponent that varies from 0.006 to 0.015, with a negative correlation with the SS. The scattering coefficient specific of the non-algal particles b*NAP at 555 nm is in average of 0.672 ± 0.18 m2.g-1 and shows a spectral variation of the -0.77 type with the wavelength. While for the Amazon and its main tributary, the Solimões, no seasonal variation are detected, a seasonal variation of b*NAP is measured for the Madeira river, which contribute in around 50% to the solid discharge of the Amazon mainstream. The utilization of the medium resolution satellital data (hectometric) is complicated due to the river narrowness by comparison to the pixel size. The mixing spectral phenomenon can degrade the reflectance of the water pixels, in relation to the proximity of the elements having contrasted spectral signatures (riverbank vegetation). An algorithm was developed in order to automatically identify the pure water pixels into the MODIS images. The fluvial water reflectance calculated with the algorithm is validated with the in-situ radiometric data previously described, with a good precision and a compatible bias with the CAL/VAL studies previously published in humid tropical environment characterized by the strong quantity of aerosols. This algorithm is used to automatically treat the MODIS temporal series over all the HYBAM network stations in the Amazon basin, and without an a priori knowledge of hydrological, meteorological or acquisition geometry characteritics. In Brazil, the Madeira River is systematically studied with the MODIS Terra and Aqua data from the creation of a virtual stations network along the river. The parallel analysis of the satellital, in-situ radiometric and SS data at two stations (Porto Velho and Borba) put in evidence an hysterisis in the relation Rrs – SS concentration. Indeed, it seems that for a similar SS concentration, the Rrs is lower during the highflow period, a coherent behavior, with regards to the one detected for the SS specific scattering coefficient, as previously described. This sensibility is explained by a variation of the SS type, which affect their optical properties, while it is not possible to conclude about the extract origin of this variation (granulometrical, mineralogical or organic fraction variability). However, the Rrs(Infrared) / Rrs(Red) ratio is used to avoid the seasonal sensibility and make possible the precise monitoring of the SS concentration, as the validation of HYBAM network data has demonstrated (r = 0.79 – N = 282) for a large SS range (4 – 1832 mg/ l). The study of the mean behaviors of the SS concentration measured by satellite with a monthly time step (estimated with a interannual mean between 2000 and 2011), from upstream to downstream, makes possible the precise monitoring of the hydro-sedimentary processes which develop during the cross section of the Madeira in the amazon plains, until its confluence with the Amazon River: dilution, sedimentation and resuspension in particular, the sedimentation zone induced by the backwater to the Madeira/Amazon confluence is precisely delimited during the lowflow period. In Peru, we studied the confluence Marañon / Ucayali zone that is the beginning of the Amazon River, and where the ORE-HYBAM maintains a hydro-sedimentary station in each river with the Peruvian hydrological service. The Ucayali in-situ station shows incoherent measurements during several years, because of the influence of a local tributary upstream of the station, making impossible the utilization of these data. For this study the MODIS images are calibrated from the intensive SS measurements field campaigns in three stations of the HYBAM network between 2007 and 2009. Validation is achieved using two independent ways. First by comparing the estimated SS from satellite and HYBAM network data (ten days data) in two stations showing valid recordings (Amazon and Marañon River ). Second, SS surface satellite data are used to compute a column water mean concentration with HYBAM field campaigns data. The comparison of solid discharges deduced from satellite between upstream (Marañon + Ucayali) and downstream (Amazon) shows a clear robustness of the satellital estimations (RMSE of 18 %, bias of 3 % over 104 data months) compatible with an operational utilization of the MODIS data for the monitoring of the sedimentary fluxes in the Amazon basin. This thesis demonstrates for the first time that the SS optical properties in a large hydrological basin are spatially and temporally sufficiently stable to a efficient monitoring of the surface sedimentary fluxes. In addition, the MODIS data post- treatment that we describe makes possible the identification of the river water reflectance. The hydro-sedimentary processes over large temporally periods (>10 years) are characterized by the satellital images utilization and to measure the sedimentary fluxes in parallel with the measurements conventional networks.

Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o processamento de pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas e não métricas. O programa foi desenvolvido na linguagem C++ e foi utilizado a biblioteca OpenGL. O resultado obtido é uma imagem tridimensional de onde pode ser extraídas cotas de altura e formas de terreno. Estas imagens poderão ser usadas no estudo de áreas de risco em encostas. / In this dissertation is presented the development of a computational tool for the processing of pairs of images estereoscópicas obtained by metric and not metric aerial cameras. The program was developed in the program language C++ and the library was used OpenGL. The result of the program is a three-dimensional image from where it can be extracted height quotas and land forms. These images can be used in the study of risk areas on slopes.

Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o processamento de pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas e não métricas. O programa foi desenvolvido na linguagem C++ e foi utilizado a biblioteca OpenGL. O resultado obtido é uma imagem tridimensional de onde pode ser extraídas cotas de altura e formas de terreno. Estas imagens poderão ser usadas no estudo de áreas de risco em encostas. / In this dissertation is presented the development of a computational tool for the processing of pairs of images estereoscópicas obtained by metric and not metric aerial cameras. The program was developed in the program language C++ and the library was used OpenGL. The result of the program is a three-dimensional image from where it can be extracted height quotas and land forms. These images can be used in the study of risk areas on slopes.