1. Visão geral do software
O HydroSky é uma aplicação desktop para análise óptica aplicada à hidrografia. O software integra configuração de projeto, desenho ou carregamento de Região de Interesse, seleção e download técnico de imagens orbitais, diagnóstico bio-óptico, extração de contornos de corpos d’água, batimetria derivada de satélite e geração de relatório técnico.
2. Fluxo operacional recomendado
- Definir projeto, local, cliente, responsável e pasta de saída.
- Desenhar ou carregar a Região de Interesse em GeoJSON.
- Baixar imagem orbital técnica ou carregar imagem georreferenciada própria.
- Gerar a prévia da imagem com a Região de Interesse sobreposta.
- Executar o Diagnóstico Bio-óptico para avaliar clareza óptica relativa, índice relativo de turbidez e aptidão preliminar.
- Executar a Extração de Contorno com NDWI, MNDWI ou AWEI.
- Executar SDB com amostras de treino e validação, ou selecionar método exploratório quando não houver amostra local.
- Exportar os produtos desejados e gerar o relatório técnico.
3. Dados de entrada
| Entrada | Descrição | Uso principal |
|---|---|---|
| Região de Interesse, GeoJSON | Polígono ou retângulo da área analisada em coordenadas geográficas. | Consulta de cenas, recorte, máscara e relatório. |
| GeoTIFF, JP2, VRT ou IMG | Imagem georreferenciada local, preferencialmente multibanda. | Diagnóstico bio-óptico, contorno e SDB. |
| CSV, TXT ou TSV batimétrico | Amostras com x, y, depth ou row, col, depth. | Treino, validação e seleção de modelo SDB. |
| Metadados | Sensor, data, nuvem, bandas, CRS, transformação raster e parâmetros. | Rastreabilidade técnica. |
4. Configurações Gerais, Região de Interesse e download de imagens
A aba Configurações Gerais reúne a identificação do projeto, a pasta de saída, a Região de Interesse, a consulta de cenas Sentinel-2 L2A e a prévia georreferenciada da imagem. A Região de Interesse define a área de consulta, recorte e mascaramento dos dados orbitais.
| Campo ou comando | O que significa | Como preencher ou usar |
|---|---|---|
| Projeto | Nome usado para identificar o projeto e os produtos gerados. | Use nome curto, sem caracteres especiais. Exemplo: Tucutu_SDB_2025. |
| Local | Descrição geográfica da área estudada. | Informe município, reservatório, rio, porto, praia ou região costeira. |
| Cliente | Instituição, projeto, contratante ou finalidade administrativa. | Use “Não informado” quando não houver cliente definido. |
| Responsável | Pessoa ou equipe responsável pelo processamento. | Informe o responsável técnico ou a equipe do projeto. |
| Pasta de saída | Diretório onde serão gravados dados de trabalho, exportações e relatórios. | Escolha uma pasta com permissão de escrita, preferencialmente em Documentos ou em diretório próprio do projeto. |
| Região de interesse | Arquivo GeoJSON que delimita a área analisada. | Carregue um GeoJSON existente ou desenhe a área no navegador da Região de Interesse. |
| Abrir navegador | Abre o navegador de desenho da Região de Interesse. | Use para desenhar nova área. Se uma Região de Interesse já estiver carregada, o mapa abre próximo ao centro dessa região. |
| Carregar AOI | Carrega um arquivo GeoJSON já existente no computador. | Use quando a área já foi definida em SIG ou em execução anterior. |
| Baixar imagem | Consulta e baixa imagem Sentinel-2 L2A compatível com a Região de Interesse. | Defina a Região de Interesse, ajuste datas e limite de nuvem, depois execute o download. |
| Preview | Gera a prévia da imagem com a Região de Interesse sobreposta. | Use para inspeção visual da cena, do enquadramento e do recorte. |
| Limpar | Remove a visualização da aba. | Limpa a tela de trabalho sem excluir arquivos gerados. |
| Gerar relatório | Cria o relatório técnico a partir dos resultados disponíveis. | Execute após processar os módulos desejados. |
| Abrir pasta | Abre a pasta de saída no gerenciador de arquivos. | Use para conferir produtos, prévias, relatórios e exportações. |
| Parâmetro de download | O que significa | Orientação de preenchimento |
|---|---|---|
| Repositório | Fonte de consulta da imagem orbital. | A interface usa Sentinel-2 L2A, Element84 Earth Search. |
| Data inicial | Início da janela temporal de busca. | Use formato AAAA-MM-DD. Escolha período compatível com a campanha ou com a condição hidrológica desejada. |
| Data final | Fim da janela temporal de busca. | Deixe vazio para usar a data atual, ou informe AAAA-MM-DD para limitar a consulta. |
| Nuvem máxima, porcentagem | Limite de cobertura de nuvem aceito na cena. | Valores menores restringem a busca. Para SDB, a inspeção dentro da Região de Interesse é mais importante que a nuvem global da cena. |
4.0.1. Status do projeto e prévia
O painel lateral das Configurações Gerais resume o estado dos principais componentes do projeto. Ele é um indicador de acompanhamento, não substitui a leitura do terminal, dos metadados e do relatório técnico.
| Item exibido | O que indica | Ação quando estiver pendente ou com aviso |
|---|---|---|
| AOI | Disponibilidade da Região de Interesse. | Desenhe ou carregue um GeoJSON válido antes de consultar imagens ou ATL24. |
| Imagem baixada, Fonte e Nuvem | Disponibilidade da imagem técnica, sua origem e a informação de nuvem associada. | Revise a cena dentro da AOI, não apenas a porcentagem global de nuvem. |
| Diagnóstico, Contorno, SDB e Multitemporal | Indica se cada módulo possui resultado no projeto. | Abra o módulo correspondente, confira mensagens e produtos antes de exportar ou gerar relatório. |
4.1. Navegador da Região de Interesse, referência ATL24 e repositórios de dados
A aba Configurações Gerais também reúne o navegador da Região de Interesse, o acesso a repositórios de dados e o download de referência batimétrica ICESat-2 ATL24. Esses recursos apoiam planejamento, busca de dados e verificação complementar, sem substituir levantamento de campo ou avaliação hidrográfica independente.
4.1.1. Navegador da Região de Interesse
| Controle do navegador | Função | Uso recomendado |
|---|---|---|
| Longitude, Latitude e Zoom | Definem o centro e a escala inicial do mapa. | Informe coordenadas geográficas em graus decimais. Use zoom compatível com a dimensão da área de interesse. |
| Ir para coordenada | Reposiciona o mapa no centro informado. | Use para localizar rapidamente a área antes de definir a Região de Interesse. |
| Usar vista atual como AOI | Cria um retângulo a partir da extensão visível no mapa. | Útil para uma área aproximadamente retangular. Revise a extensão antes de salvar. |
| Navegar | Ativa deslocamento livre do mapa. | Use para enquadrar a área ou consultar as bases cartográficas disponíveis. |
| Desenhar | Ativa a criação de um retângulo por clique, arraste e soltura. | Use para definir uma AOI retangular. O navegador não executa desenho livre de polígonos complexos. |
| Limpar retângulo | Remove a AOI desenhada no navegador. | Use antes de redefinir a área quando houver erro de enquadramento. |
| Salvar AOI GeoJSON | Grava a AOI em GeoJSON com coordenadas geográficas EPSG:4326. | Salve o arquivo, retorne ao HydroSky e carregue-o por Carregar AOI, ou aguarde a detecção automática na pasta de saída. |
4.1.2. Referência ICESat-2 ATL24
O comando Baixar referência ICESat-2 ATL24 para a AOI consulta o serviço SlideRule para obter pontos de batimetria costeira do produto ATL24 dentro da Região de Interesse e do intervalo de datas informado na aba. O resultado é salvo na pasta reference_atl24 do projeto, preferencialmente como GeoPackage e, quando necessário, como CSV.
| Requisito ou condição | Como interpretar | Ação do usuário |
|---|---|---|
| Região de Interesse em GeoJSON | Delimita a consulta espacial. | Defina e salve a AOI antes do download. |
| Intervalo temporal | Usa Data inicial e Data final das Configurações Gerais. | Selecione período coerente com o objetivo de comparação. Deixar Data final vazia usa a data disponível no fluxo de consulta. |
| Água clara e cobertura disponível | ATL24 depende da detecção óptica do fundo por fótons do ICESat-2. | Ausência de pontos não demonstra ausência de fundo. Pode decorrer de turbidez, profundidade além do limite óptico, geometria, cobertura ou período sem aquisição útil. |
4.1.3. Repositórios de dados
O comando Repositórios de dados abre uma janela com fontes de imagens multiespectrais calibradas, referências batimétricas costeiras, dados brasileiros e fontes de nível da água. Os links são apenas atalhos de consulta. A seleção, o download, a compatibilização radiométrica e a verificação de metadados permanecem sob responsabilidade técnica do usuário.
5. Diagnóstico Bio-óptico
A aba Diagnóstico Bio-óptico avalia a resposta espectral da água e produz indicadores preliminares de clareza óptica relativa, índice relativo de turbidez, NDTI, NDVI de água e aptidão relativa para SDB e LiDAR topobatimétrico. Esses indicadores são úteis para triagem de cenas e planejamento, mas não substituem medições radiométricas ou ópticas in situ.
| Campo ou comando | O que significa | Como preencher ou usar |
|---|---|---|
| Imagem fonte | Imagem georreferenciada usada no diagnóstico. | Quando a imagem foi baixada nas Configurações Gerais, ela é carregada automaticamente. Também é possível carregar GeoTIFF, JP2, VRT, IMG ou NPZ próprio. |
| Base do índice de clareza | Termo constante do índice relativo de clareza óptica. | Mantenha o valor padrão quando não houver calibração local. Aumentar a base eleva o índice de clareza de toda a cena. |
| Ganho da razão vermelho verde | Peso aplicado à razão entre a reflectância vermelha e a reflectância verde. | Mantenha o valor padrão para triagem. Ajuste apenas quando houver calibração local ou comparação controlada com medições ópticas. |
| Usar Kd físico informado | Ativa o uso de um Kd físico medido ou calibrado. | Marque somente quando houver valor confiável de Kd em m⁻¹ para a área ou condição analisada. |
| Kd físico, se medido em campo | Coeficiente de atenuação difusa descendente da luz na água. | Informe em m⁻¹. Valores maiores indicam menor penetração óptica. O índice relativo de clareza não representa Kd físico. |
| Profundidade alvo para análise | Profundidade de interesse para avaliar a aptidão óptica. | Informe a profundidade operacional que se deseja analisar para SDB ou LiDAR. |
| Fator operacional LiDAR n | Fator usado na aproximação da profundidade óptica máxima a partir de Kd. | Use o padrão para triagem. Valores maiores tornam a estimativa mais permissiva e exigem justificativa por dados locais. |
| Limpar vista | Remove a visualização do painel. | Não apaga os arquivos já gerados. |
| Processar diagnóstico | Executa o diagnóstico bio-óptico. | Use após selecionar a imagem e conferir os parâmetros. |
| Exportar diagnóstico | Copia os produtos do diagnóstico para a pasta de exportação. | Use quando os resultados estiverem revisados. |
| Indicador | Interpretação | Cautela |
|---|---|---|
| C_opt | Clareza óptica relativa da cena, baseada em razão vermelho verde. | Não é Kd físico sem calibração. |
| Índice relativo de turbidez | Resposta relativa associada ao aumento da reflectância no vermelho. | Não é NTU medido. |
| NDTI | Contraste vermelho verde, útil para indicar maior carga de material em suspensão. | Sensível à correção atmosférica e ao fundo raso. |
| NDVI de água | Indicador auxiliar de interferência por vegetação, borda e alvos não aquáticos. | Não representa NDVI agrícola. |
6. Extração de Contorno
A aba Extração de Contorno utiliza a separabilidade espectral entre água e alvos terrestres. A água tende a apresentar baixa reflectância no infravermelho próximo e no SWIR, enquanto solos, vegetação, áreas urbanas e margens expostas respondem de forma distinta nessas bandas.
| Campo ou comando | O que significa | Como preencher ou usar |
|---|---|---|
| Imagem fonte | Imagem georreferenciada usada para calcular o índice de água. | A imagem baixada nas Configurações Gerais é carregada automaticamente. Também pode ser informada imagem própria. |
| Índice espectral | Índice usado para separar água e não água. | Use auto para escolher MNDWI quando houver SWIR1, NDWI quando houver NIR ou índice visível RGB quando houver somente azul, verde e vermelho. Também é possível selecionar MNDWI, NDWI, RGB water ou AWEI explicitamente. |
| RGB water | Índice auxiliar de água calculado a partir de azul, verde e vermelho quando não há NIR ou SWIR disponível. | Use apenas para delimitação visual ou triagem de contorno em imagem com bandas visíveis fisicamente identificadas. Não equivale a produto de reflectância multiespectral apropriado para SDB. |
| Limiar | Método de separação entre água e não água. | Use Otsu para limiar automático. Use manual quando a cena exigir controle direto do valor de corte. |
| Limiar manual | Valor de corte usado quando o método manual está selecionado. | Valores maiores tornam a máscara mais restritiva. Valores menores incluem mais pixels como água. |
| Objeto mínimo, pixels | Tamanho mínimo de objetos preservados na máscara. | Aumente para remover fragmentos, ruído e pequenas manchas. Reduza para preservar detalhes estreitos. |
| Fechamento morfológico, pixels | Operação que reduz pequenas falhas e descontinuidades na máscara. | Use valores baixos para preservar detalhe. Valores altos podem suavizar demais margens estreitas. |
| Processar | Executa a extração de contorno. | Use após selecionar a imagem, o índice e o limiar. |
| Exportar contorno | Copia os produtos vetoriais e raster do contorno para a pasta de exportação. | Use após revisar visualmente a máscara e o contorno. |
7. Limiarização, morfologia e vetorização
Após o cálculo do índice, o HydroSky transforma a imagem contínua em máscara binária de água e aplica pós-processamento morfológico. Essa etapa reduz ruídos, elimina objetos pequenos, preenche falhas e prepara a vetorização do contorno.
- Limiar manual. Útil quando a resposta espectral da cena já é conhecida.
- Limiar automático. Usa separação estatística do histograma, com menor dependência operacional.
- Área mínima. Remove fragmentos pequenos, reflexos e ruídos.
- Fechamento morfológico. Reduz pequenas descontinuidades na máscara.
- Simplificação. Reduz vértices sem alterar a forma geral do contorno.
8. Batimetria derivada de satélite, SDB
A aba SDB estima profundidade a partir da resposta espectral da imagem. O HydroSky disponibiliza modelos calibrados por amostras locais e modelos exploratórios. A escolha do modelo considera disponibilidade de amostras, qualidade óptica da cena, distribuição espacial dos pontos, profundidade máxima opticamente detectável e finalidade do produto.
| Campo ou escolha da aba SDB | O que significa | Como preencher ou usar |
|---|---|---|
| Imagem fonte | Imagem georreferenciada usada para estimar a profundidade. | Use a imagem baixada pelo HydroSky ou carregue GeoTIFF, JP2, VRT, IMG ou NPZ próprio. Os produtos seguem o CRS da imagem carregada. |
| Amostra treino e validação | Arquivo com profundidades locais usado para ajustar e validar os modelos supervisionados. | Carregue CSV, TXT ou TSV pelo importador assistido. Para amostras x,y, as coordenadas precisam estar no mesmo CRS da imagem. Para amostras row,col, informe linha e coluna do pixel. |
| Stumpf calibrado por amostra | Modelo empírico de razão logarítmica entre bandas, calibrado com profundidades locais. | Use como modelo clássico para águas rasas e opticamente favoráveis. Avalie RMSE, viés e resíduos, principalmente quando houver fundo variável ou turbidez heterogênea. |
| Lyzenga calibrado por amostra | Modelo log-linear multibanda ajustado com amostras locais. | Use preferencialmente com bandas visíveis, como azul, verde e vermelho. NIR e SWIR1 exigem cautela em testes controlados. |
| Random Forest com amostra | Modelo supervisionado não linear baseado em múltiplas árvores de decisão. | Indicado quando há amostras numerosas e bem distribuídas. Usa bandas raster como preditores e pode representar relações espectrais não lineares. A validação aleatória por pixel pode ser otimista se as amostras forem muito agrupadas. |
| Regressão linear múltipla com amostra | Modelo linear multibanda ajustado diretamente sobre as amostras. | Use como referência simples, transparente e interpretável. Desempenho inferior aos modelos não lineares pode indicar relação espectral complexa. |
| KNN com amostra | Modelo supervisionado que estima a profundidade por proximidade espectral entre pixels e amostras. | Use quando houver boa densidade amostral e padrões espectrais locais. Pode reproduzir variações locais, mas depende da representatividade das amostras e pode suavizar transições. |
| LUT semi analítica exploratória, não é produto operacional | Tabela de busca que combina reflectância normalizada, termo de água profunda estimado, atenuação efetiva, classes discretas de fundo e profundidade. | Use somente para diagnóstico exploratório ou comparação metodológica. A LUT não implementa inversão RTE parametrizada com SRF oficial por sensor, nem propaga orçamento formal de incerteza por pixel. Não participa da seleção de produto SDB liberável. |
| Método físico simplificado, somente triagem | Inversão óptica simplificada para água clara, com parâmetros assumidos de atenuação e reflectância de fundo. | Use apenas quando não houver amostras e a finalidade for triagem preliminar. Produto restrito à triagem preliminar. |
| Fração de validação | Parte das amostras reservada para validação do modelo. | Valor padrão: 0,30. Para comparação com fluxos supervisionados convencionais, 0,25 também é comum. Valores maiores ampliam a validação e reduzem o treino. |
| Atenuação verde do método simplificado | Parâmetro k da banda verde usado no método físico simplificado. | Valor padrão: 0,080. Aumentar o valor reduz a profundidade estimada para a mesma reflectância. Use somente se houver justificativa óptica ou calibração local. |
| Reflectância de fundo do método simplificado | Reflectância representativa do fundo raso usada na inversão física simplificada. | Valor padrão: 0,300. Representa fundo claro em água rasa. Valores inadequados podem deslocar toda a profundidade estimada. |
| Natureza vertical dos valores importados | Define se a coluna importada representa profundidade abaixo da superfície d’água ou cota do fundo referida a um datum vertical. | Escolha profundidade quando o arquivo contiver distância entre a superfície d’água e o fundo. Escolha cota do fundo somente quando houver datum vertical e nível d’água da imagem, pois a profundidade observada é calculada por d = H_água − Z_fundo. |
| Sinal da profundidade no arquivo | Indica se os valores de profundidade no arquivo estão positivos ou negativos para baixo. | Informe explicitamente o sinal presente no arquivo. O HydroSky padroniza internamente todas as amostras como profundidade positiva para baixo antes do treino, validação e filtragem. Não use detecção automática como procedimento operacional. |
8.1. Entrada SDB, mapeamento espectral e rastreabilidade radiométrica vinculante
Antes do treino, o HydroSky avalia a elegibilidade radiométrica da imagem. Essa avaliação verifica a coerência entre sensor, nível de processamento, representação dos valores, mapeamento de bandas, metadados e política de execução. Uma imagem aceita pelo portão radiométrico é apenas candidata à etapa seguinte de qualificação estatística, não um produto SDB aprovado.
| Campo ou escolha | O que significa | Como preencher ou interpretar |
|---|---|---|
| Imagem fonte | Raster georreferenciado usado pela SDB. | Use produto multibanda com CRS e transformada espacial. Imagens RGB renderizadas, índices derivados e arquivos sem origem rastreável podem ser bloqueados no modo estrito. |
| Perfil de mapeamento espectral | Associa as bandas físicas do arquivo aos nomes canônicos blue, green, red e nir. | Use automático somente quando descrições semânticas válidas ou interpretação RGB do raster comprovarem a ordem. Para arquivo sem metadados, selecione explicitamente o perfil compatível com as bandas físicas. |
| Sensor declarado | Perfil de sensor usado para conferir bandas, níveis de produto e regras de entrada. | Selecione o perfil que corresponda ao dado. Sentinel-2 MSI L2A e Landsat OLI Collection 2 Level 2 podem ser candidatos ao fluxo estrito. CBERS-4A MUX e sensor genérico permanecem restritos à pesquisa nesta distribuição. |
| Nível de processamento | Identifica a classe de produto informada pelos metadados, como L2A, S2MSI2A ou C2_L2. | Preencha somente para complementar metadado ausente. Se houver conflito entre declaração e metadados do raster ou sidecar, o modo estrito bloqueia o processamento. |
| Representação de entrada | Distingue reflectância de superfície de DN escalonado. | Selecione reflectância de superfície quando a imagem já estiver em unidade radiométrica compatível. Para DN escalonado, a fórmula de escala e offset precisa estar documentada no produto ou declarada de forma verificável. |
| Política de execução | Define o nível de exigência aplicado à entrada radiométrica. | Estrito interrompe a SDB quando faltarem evidências de sensor, produto, escala, banda ou data. Pesquisa e Diagnóstico permite, sob confirmação explícita e justificativa técnica, o processamento exclusivamente diagnóstico de determinadas restrições radiométricas. Falhas estruturais, índices derivados, mapeamento ambíguo e incompatibilidades de bandas continuam bloqueados. |
| Confirmação de metadados | Registra a conferência feita pelo operador. | Marque apenas após revisar sensor, produto, escala e aquisição. A confirmação não substitui metadados, validade radiométrica, datum, incerteza, validação externa ou aceitação contratual. |
| Confirmação para Pesquisa e Diagnóstico | Registra a ciência do operador sobre restrições radiométricas da entrada. | Marque somente quando a finalidade for diagnóstico técnico. A confirmação não torna a imagem radiometricamente qualificada e não habilita produto operacional. |
| Justificativa técnica | Registra o motivo do processamento diagnóstico. | Informe justificativa objetiva com no mínimo 30 caracteres. O texto é registrado no terminal, nos metadados e no relatório técnico. |
8.1.1. Perfis de mapeamento de bandas
| Perfil apresentado na interface | Uso típico | Cautela |
|---|---|---|
| Automático por metadados ou interpretação RGB | Raster com descrição de banda, códigos espectrais reconhecíveis ou interpretação de cor RGB consistente. | Não use para resolver ambiguidade. Ausência de descrição ou conflito entre metadados exige perfil explícito. |
| B1 azul, B2 verde, B3 vermelho, B4 NIR | Pilha multiespectral de quatro bandas organizada em azul, verde, vermelho e infravermelho próximo. | Confirme a ordem no produto de origem. Não deduza a identidade da banda apenas pela posição quando houver metadados conflitantes. |
| B1 vermelho, B2 verde, B3 azul | Composição True Color convencional. | Serve para leitura RGB, mas uma composição renderizada não equivale automaticamente a reflectância de superfície apropriada para SDB. |
| B1 azul, B2 verde, B3 vermelho | Pilha de três bandas cuja ordem física foi documentada. | Sem NIR, algumas máscaras e correções auxiliares ficam limitadas. Confirme o produto e a finalidade antes da SDB. |
8.1.2. DN escalonado e metadados de aquisição
O modo estrito não deve assumir escala ou offset nulos. Para Sentinel-2 em DN, a transformação precisa conter os parâmetros radiométricos pertinentes do produto, como valor de quantificação e offset de reflectância. Para Landsat Collection 2 Level 2, os parâmetros de escala e offset do produto devem ser preservados. Quando essa cadeia não puder ser comprovada, a entrada pode ser tratada exclusivamente em Pesquisa e Diagnóstico, desde que atenda às condições documentadas nesta seção.
8.1.3. Pesquisa e Diagnóstico
A modalidade Pesquisa e Diagnóstico permite avaliar determinadas entradas com restrições radiométricas documentadas quando a finalidade for investigação técnica, comparação metodológica ou planejamento. A execução requer confirmação explícita do operador e justificativa técnica registrada. Ela não transforma a imagem em entrada radiometricamente qualificada.
| Situação | Condição para processamento diagnóstico | Limites permanentes |
|---|---|---|
| Sensor não reconhecido, metadados incompletos, DN sem fórmula radiométrica qualificada ou composição RGB renderizada | O mapeamento espectral deve estar definido, o operador deve confirmar ciência das limitações e registrar justificativa técnica. | O resultado é exclusivamente consultivo. Não representa produto SDB qualificado, uso hidrográfico, uso navegacional, aceitação contratual, modelo reutilizável ou análise multitemporal. |
| Modelos permitidos | Podem ser utilizados métodos empíricos calibrados por amostras, como Stumpf, Lyzenga, regressão linear múltipla, Random Forest e KNN, quando as bandas exigidas estiverem disponíveis. | O ajuste estatístico não comprova rastreabilidade radiométrica ou validade fora da área e da amostra avaliadas. |
| Modelos indisponíveis nessa condição | Métodos físico simplificado e semi analíticos não são utilizados quando houver restrição radiométrica. | Esses métodos dependem de pressupostos radiométricos que não podem ser estabelecidos de forma suficiente nessa situação. |
| Índices derivados, mapeamento ambíguo, bandas insuficientes, arquivo inválido ou conflito de metadados | Não há processamento diagnóstico para essas condições. | A entrada deve ser corrigida, substituída ou documentada adequadamente antes de nova tentativa. |
9. Parâmetros científicos dos modelos SDB
O painel de parâmetros científicos controla a validação, a configuração dos modelos empíricos, os limites do modelo semi analítico e o referencial vertical. Esses campos documentam o processamento e são preenchidos conforme a finalidade do produto.
| Parâmetro | O que significa | Como preencher ou interpretar |
|---|---|---|
| Estratégia de validação | Forma de separar amostras de treino e validação. | Aleatória por pixel facilita comparação com fluxos supervisionados convencionais. Blocos espaciais reduz dependência espacial. Blocos espacialmente disjuntos reserva uma região contínua para validação e é obrigatória para a interpolação assistida por amostras locais. |
| Filtro de profundidade da amostra | Restringe explicitamente a faixa de profundidade usada no treino e validação. | Permanece desativado por padrão. Quando ativado, atua somente depois da importação ter padronizado a coluna depth como profundidade positiva para baixo. O relatório informa as amostras removidas. |
| Triagem de sinal espectral de profundidade | Avalia os pares visíveis azul/verde, azul/vermelho e verde/vermelho e seleciona a associação mais forte com as profundidades amostradas. | O limiar padrão de 0,20 é uma heurística operacional preventiva de aptidão, configurável pelo operador, não um limite normativo nem garantia de qualidade. Quando nenhum par demonstra sinal mínimo, os modelos SDB calibrados são bloqueados. A ausência de sinal não é corrigida por interpolação espacial, suavização ou ajuste de modelo. |
| Correção NIR de sunglint | Correção conservadora aplicada às bandas visíveis dos modelos calibrados quando a relação NIR-visível é compatível com brilho especular. | Ative somente após inspeção da cena e confirmação de brilho especular sobre a água. O controle inicia desativado para evitar correção indevida em cenas sem sunglint relevante. A correção é registrada no relatório e não substitui seleção de cena adequada, máscara de qualidade ou avaliação dos resíduos. |
| Interpolação assistida por amostras locais, bandas + X,Y, não é SDB | Modelo de reconstrução local que usa coordenadas espaciais e bandas como preditores. | Não representa batimetria derivada somente da resposta espectral e não é transferível para outra época. Use apenas para análise local de apoio, com validação espacialmente disjunta. O resultado é reportado separadamente de SDB. |
| Tamanho do bloco, px | Dimensão dos blocos usados na validação espacial. | Valor padrão: 16 px. Use valores maiores para separação espacial mais rígida. Só afeta a estratégia por blocos. |
| Stumpf n, escala | Constante de escala usada dentro dos logaritmos do modelo de razão. | Valor padrão: 1000. Mantém os argumentos do logaritmo positivos e estáveis. Alterações são registradas no relatório. |
| Bandas Lyzenga | Bandas usadas no ajuste log-linear. | Configuração recomendada: blue, green e red. NIR e SWIR1 podem ser marcadas apenas em avaliação controlada, pois tendem a representar água, sombra, terra ou atmosfera mais do que profundidade. |
| Profundidade máxima semi analítica, m | Limite superior da busca de profundidade no modelo semi analítico. | Valor padrão: 35 m. É definido de forma compatível com a transparência da água, a profundidade esperada e o limite óptico da cena. |
| Passo da tabela semi analítica, m | Intervalo entre profundidades testadas na tabela de busca. | Valor padrão: 0,25 m. Passos menores aumentam a resolução da busca e o custo computacional. |
| Confiança mínima semi analítica | Limiar mínimo para aceitar um pixel no modelo semi analítico. | Valor padrão: 0,18. Valores maiores tornam a saída mais restritiva. Valores menores aumentam cobertura, mas podem aceitar pixels menos confiáveis. |
| Resíduo espectral máximo | Erro máximo permitido entre espectro observado e espectro simulado na tabela semi analítica. | Valor padrão: 0,065. Valores menores aumentam o rigor e reduzem a quantidade de pixels aceitos. |
| Correção conservadora de sunglint | Correção para reduzir brilho especular usando informação do NIR quando disponível. | Mantenha ativada quando houver brilho solar sobre a água. Em cenas sem NIR válido ou sem sunglint relevante, o efeito pode ser pequeno. |
9.1. Seleção automática, Random Forest e pós-processamento visual
A seleção automática aplica critérios de elegibilidade aos modelos empíricos e supervisionados. Os limites são parâmetros de controle do projeto, não garantias normativas. Reduzi-los apenas para obter saída visualmente contínua é metodologicamente inadequado.
| Campo | Função | Interpretação técnica |
|---|---|---|
| Perfil de preditores Random Forest | Seleciona a composição de atributos do Random Forest. | Comparar RF visível e multiespectral executa perfis sem coordenadas X,Y. RF somente bandas visíveis usa azul, verde e vermelho. RF multiespectral empírico pode incluir NIR e SWIR quando disponíveis. RF histórico existe para reprodução diagnóstica e não pode liberar produto final. |
| Interpolação assistida por amostras locais, bandas + X,Y | Ativa reconstrução espacial local combinando coordenadas e bandas. | Não é SDB espectral, não participa da seleção automática de SDB, não deve alimentar análise multitemporal e requer validação por blocos espacialmente disjuntos. |
| Fração de validação interna | Percentual das amostras reservado ao teste interno. | O valor padrão de 0,30 deixa cerca de 70 por cento para treino. O desenho espacial da validação é mais importante que a divisão aleatória quando há autocorrelação entre pontos. |
| Estratégia de validação | Define a separação entre treino e validação. | Aleatória por pixel facilita comparação, mas pode ser otimista. Blocos espaciais reduzem dependência local. Blocos espacialmente disjuntos reservam região contínua e são obrigatórios para interpolação assistida por amostras locais. |
| Tamanho do bloco, px | Dimensão do bloco usada na separação espacial. | Aumentar o tamanho amplia a separação espacial e pode reduzir o número de amostras de validação. Escolha valor compatível com a resolução e a escala de autocorrelação da área. |
| Filtro de profundidade de treino | Restringe explicitamente a faixa de amostras usada no ajuste. | Ative apenas com justificativa óptica ou de escopo. O filtro não corrige falta de sinal espectral e não deve ocultar desempenho ruim em faixas excluídas. |
| Mínimo de amostras, cobertura, R², RMSE, NRMSE, viés e RMSE por faixa | Critérios de elegibilidade da seleção automática. | Todos são avaliados conjuntamente. Cobertura representa a proporção de validações válidas. O RMSE por faixa evita aceitar modelo que falha sistematicamente em parte do intervalo de profundidade. |
| Triagem de sinal espectral | Verifica associação mínima entre pares visíveis e profundidade. | O limiar padrão é heurística preventiva. Ausência de sinal não deve ser compensada por interpolação, suavização ou modificação arbitrária de hiperparâmetros. |
| Correção NIR de sunglint | Aplica correção auxiliar às bandas visíveis dos modelos calibrados quando houver NIR adequado. | Ative somente após inspeção da cena e confirmação de brilho especular sobre a água. O controle inicia desativado para evitar correção indevida em cenas sem sunglint relevante. A correção é registrada no relatório e não substitui seleção de cena adequada, máscara de qualidade ou avaliação dos resíduos. |
| Suavização pós-modelo somente para visualização | Gera uma superfície suavizada auxiliar para inspeção visual. | Permanece desativada por padrão. A superfície bruta permanece o produto principal recomendado e a referência das métricas. A superfície suavizada é exportada com identificação explícita de visualização auxiliar, não altera o ajuste do modelo, não melhora métricas e não pode ser usada para justificar liberação da SDB. |
10. Amostras de treino, importação e validação
As amostras podem ser fornecidas em coordenadas georreferenciadas ou por linha e coluna da imagem. O importador assistido permite definir separador, cabeçalho, linhas ignoradas, colunas de posição, coluna de valores verticais, natureza vertical, sinal no arquivo e porcentagem usada no treino.
depth sempre como profundidade positiva para baixo. O motor SDB não recebe novamente o sinal original do arquivo.| Campo do importador | O que significa | Como preencher |
|---|---|---|
| Separador | Caractere que divide as colunas do arquivo. | Use automático quando houver dúvida. Se a prévia ficar incorreta, selecione vírgula, ponto e vírgula, tabulação ou espaço. |
| Linhas iniciais a ignorar | Número de linhas descartadas antes da leitura da tabela. | Use para remover comentários, unidades ou cabeçalhos externos antes da linha de dados. |
| Usar primeira linha restante como cabeçalho | Define se a primeira linha lida contém nomes das colunas. | Mantenha marcado quando o arquivo tiver cabeçalho. Desmarque quando a primeira linha já for dado numérico. |
| Porcentagem para treino | Percentual das amostras usado no ajuste dos modelos calibrados. | O restante é reservado para validação do modelo. Para 75 por cento treino e 25 por cento validação, use 75. |
| X ou longitude | Coordenada horizontal da amostra. | Use para dados georreferenciados. Precisa estar no mesmo CRS da imagem carregada ou baixada. |
| Y ou latitude | Coordenada vertical da amostra. | Use junto com X ou longitude. Não misture x,y com row,col na mesma importação. |
| Linha do pixel | Índice de linha da imagem. | Use apenas para amostras já referenciadas por pixel. |
| Coluna do pixel | Índice de coluna da imagem. | Use junto com linha do pixel. |
| Coluna de valor vertical | Coluna que contém profundidade ou cota do fundo. | Selecione a coluna numérica correspondente e depois informe a natureza vertical e o sinal presentes no arquivo. |
| Natureza vertical dos valores importados | Distingue profundidade observada de cota do fundo. | Para profundidade abaixo da superfície d’água, informe apenas o sinal do arquivo. Para cota do fundo referida ao datum, informe também datum vertical e nível d’água da imagem antes de aplicar a amostra. |
| Sinal da profundidade no arquivo | Define se a profundidade no arquivo é positiva ou negativa para baixo. | Escolha explicitamente uma opção. Exemplos: 7,80 com positiva para baixo e −7,80 com negativa para baixo são ambos convertidos internamente para 7,80 m. |
| Atualizar prévia | Reprocessa a prévia da tabela após ajustes de leitura. | Use sempre que alterar separador, cabeçalho ou linhas ignoradas. |
| Aplicar amostra | Grava a amostra padronizada para uso na SDB. | Execute apenas depois de conferir posição, profundidade e quantidade de linhas válidas. O mínimo operacional é 30 amostras válidas. |
10.1. Referencial vertical, nível da água e incerteza
O datum vertical, o nível d’água e o sinal do arquivo são informações distintas. O sinal é resolvido na importação. O datum e o nível d’água são usados depois, na redução vertical da superfície estimada e, quando aplicável, na conversão física de cotas do fundo para profundidade observada.
A profundidade SDB representa a profundidade estimada no instante de aquisição da imagem. Para uso hidrográfico, essa profundidade é relacionada a um datum vertical declarado, com registro da fonte do nível da água, data, método de redução e incerteza associada.
| Campo | O que significa | Como preencher |
|---|---|---|
| Datum vertical | Referência vertical à qual a profundidade será relacionada. | Informe o datum usado no projeto, por exemplo nível de redução, datum hidrográfico local, nível médio ou outro referencial definido. |
| Nível de água na imagem, m | Altura da superfície da água no instante da imagem em relação ao datum informado. | Informe em metros. Valor positivo indica água acima do datum, conforme convenção declarada no projeto. |
| Incerteza do nível, 1σ, m | Incerteza padrão associada ao nível de água informado. | Use valor compatível com a fonte do nível. Se não houver estimativa, mantenha vazio e registre a limitação no relatório. |
| Fonte do nível ou maré | Origem da informação de nível de água. | Selecione estação maregráfica, modelo de maré, régua limnimétrica, sensor de pressão, altimetria ou não informado. |
| Data e hora UTC da imagem | Instante de aquisição usado para relacionar imagem e nível da água. | Informe em UTC quando disponível. Esse campo documenta a redução vertical. |
10.2. Validação externa por pixel e proveniência documental
A validação externa compara a predição do modelo com uma base de controle agregada na grade do raster usado na SDB. A agregação por pixel evita que múltiplas sondagens com o mesmo vetor espectral sejam tratadas como observações independentes. A seleção do modelo permanece baseada na validação interna configurada no projeto.
| Campo ou condição | Função | Interpretação |
|---|---|---|
| Validação externa por pixel da imagem | Arquivo adicional de profundidades de controle. | Carregue arquivo com posição e valor vertical compatíveis com a imagem. O sistema relaciona os pontos à grade do raster efetivamente usado, não a uma grade genérica. |
| Declaro independência espacial | Registra a declaração do operador sobre separação espacial entre treino e controle. | Não equivale a prova. O campo só deve ser marcado quando existir justificativa técnica e documentação verificável. |
| Declaro independência temporal | Registra a declaração do operador sobre separação temporal entre treino, controle e imagem. | Não equivale a prova. Diferenças de data podem introduzir mudança real do fundo, nível d’água ou condição óptica distinta. |
| Registro da independência externa | Campo descritivo para fonte, época e justificativa. | Descreva a origem dos dados, período, método de levantamento, datum e motivo pelo qual o conjunto é independente. O campo é complementar à documentação formal. |
10.2.1. Estado da validação externa
Mesmo quando as declarações de independência forem informadas, o HydroSky não rotula automaticamente a validação externa como qualificada. O estado máximo registrado pelo software é validação externa declarada, pendente de auditoria documental. Esse estado não habilita produto hidrográfico operacional, navegação, aceitação contratual ou alegação de conformidade IHO.
| Elemento de proveniência | Finalidade |
|---|---|
| Identificador de campanha | Distingue formalmente a campanha externa da campanha de treino. |
| Data inicial e final do levantamento | Permite avaliar compatibilidade temporal com a aquisição da imagem e com o treino. |
| CRS e datum vertical | Permitem verificar a compatibilidade espacial e vertical dos valores comparados. |
| Responsável técnico | Permite rastrear a origem institucional e técnica da referência. |
| Hashes dos arquivos fonte | Permitem conferir integridade e identificar os arquivos usados na validação. |
11. Produtos de saída
| Módulo | Produtos | Observação |
|---|---|---|
| Configurações Gerais | Região de Interesse em GeoJSON, imagem multibanda, prévia e metadados. | Base de rastreabilidade do projeto. |
| Diagnóstico Bio-óptico | Mapa de clareza óptica relativa, índice relativo de turbidez, NDTI, NDVI de água, tabelas e metadados. | Indicadores preliminares para triagem e planejamento. |
| Extração de Contorno | Máscara, índice espectral, GeoJSON, SHP, DXF, XYZ, GeoTIFF e PNG. | O contorno requer revisão visual antes do uso técnico. |
| SDB | Superfície de profundidade predita, métricas de validação, prévia, modelo selecionado, metadados e produtos auxiliares compatíveis com o método. Quando a suavização visual for ativada, a superfície bruta permanece preservada. | A validação refere-se à predição do modelo antes de qualquer suavização visual. Suavização não aumenta a acurácia, não corrige modelo reprovado e não transforma saída exploratória em produto qualificado. |
| SDB em Pesquisa e Diagnóstico | Superfície diagnóstica, métricas, prévia e metadados associados à entrada e à justificativa técnica registrada. | Produto exclusivamente consultivo. Não representa produto hidrográfico, navegacional, operacional ou contratual; não habilita modelo reutilizável ou análise multitemporal. |
| SDB reduzida ao datum | Superfície predita relacionada ao datum vertical declarado, quando os campos verticais forem informados e coerentes. | A redução depende do nível de água, da incerteza associada, da fonte, da data da imagem e da convenção de sinal. A redução vertical não substitui TVU formal nem validação hidrográfica externa. |
| Análise multitemporal | MDT SDB da nova época, mapa de diferença de profundidade, mapa de diferença de cota do fundo, classes de mudança, volumes aparentes, métricas, prévia e metadados de verificação espacial. | Produto comparativo condicionado à congruência espacial, datum comum, nível da água, compatibilidade radiométrica e domínio de aplicação do modelo SDB. |
| Relatório | Relatório técnico em HTML. | Consolida métodos, parâmetros, produtos, limitações e rastreabilidade. |
11.1. Pós-processamento opcional para visualização da SDB
A opção Aplicar suavização pós-modelo somente para visualização permanece desativada por padrão. Quando ativada, ela reduz ruído de alta frequência em pixels de água para facilitar inspeção visual. A predição bruta permanece o produto principal recomendado, a referência de rastreabilidade e a superfície à qual se vinculam as métricas. A superfície suavizada é exportada apenas como produto auxiliar de visualização, com nome explícito.
| Elemento | Descrição | Interpretação correta |
|---|---|---|
| Superfície bruta | Predição direta do modelo antes da suavização. | É a referência para comparar o ajuste do modelo com as amostras de validação. |
| Visualização suavizada | Representação auxiliar obtida com perfil leve ou moderado, restrita à máscara de água. | É exportada com identificação explícita de visualização auxiliar. Não substitui a superfície bruta, nem deve ser usada para alegar melhora de RMSE, MAE, viés ou capacidade de detectar feições. |
| Mapa de confiança | Indicador relativo de 0 a 1 associado à qualidade local da superfície e à proximidade de bordas e condições radiométricas. | Não é uma incerteza absoluta calibrada e não equivale a U95, TVU ou TPU. |
| Perfis disponíveis | Leve e moderada. | Use somente após examinar a superfície bruta. A suavização pode atenuar canais, degraus e formas pequenas do fundo. |
12. Análise multitemporal
A aba Análise multitemporal permite reaplicar o modelo SDB selecionado em uma imagem de outra época, preferencialmente posterior, para produzir uma nova superfície batimétrica estimada e compará-la com uma superfície SDB de referência da mesma área. O resultado deve ser interpretado como mudança morfológica aparente, condicionada à qualidade óptica das imagens, à congruência espacial, à compatibilização vertical e ao domínio de validade do modelo.
| Entrada | O que significa | Como preencher ou usar |
|---|---|---|
| Manifesto do modelo SDB | Arquivo JSON que documenta o melhor modelo selecionado na etapa SDB, incluindo método, variáveis, bandas, métricas, parâmetros, domínio espectral, produtos recomendados e política de reaplicação. | Selecione o arquivo sdb_best_model_manifest.json gerado pela SDB. Para Random Forest e KNN, mantenha o arquivo .joblib correspondente junto ao manifesto. |
| MDT SDB de referência | Superfície batimétrica da época de referência, usada como base para a comparação. | Use preferencialmente o produto recomendado e reduzido ao datum, quando disponível. Evite misturar superfície bruta de uma época com superfície suavizada de outra sem registrar a limitação. |
| Imagem da nova época | Imagem orbital georreferenciada usada para estimar a batimetria da nova data com o modelo salvo. | Use imagem do mesmo sensor ou de sensor espectralmente compatível, com bandas necessárias ao modelo, boa qualidade radiométrica, baixa nuvem, baixo glint e água opticamente favorável. |
| Datum vertical comum | Referência vertical usada para comparar as duas superfícies. | Informe o mesmo datum da época de referência. Sem datum comum, a comparação volumétrica não deve ser usada como evidência quantitativa. |
| Nível da água da nova época | Altura da superfície da água no instante da nova imagem em relação ao datum informado. | Informe em metros, com a incerteza associada. Esse campo é necessário para reduzir a superfície da nova época ao datum comum. |
| Mudança mínima detectável | Valor mínimo de diferença vertical usado para classificar mudança relevante. | Use valor compatível com a incerteza combinada das duas épocas. Diferenças menores devem ser tratadas como indeterminadas. |
| Modo sintético sem georreferenciamento | Permite comparação apenas por forma matricial quando os dois produtos não possuem CRS nem transformada espacial. | Use somente em testes sintéticos, demonstrações controladas ou dados artificiais. No fluxo operacional, mantenha desativado. |
12.1. Pacote de modelo SDB
Ao executar a SDB, o HydroSky registra um manifesto do modelo selecionado. Esse manifesto documenta a forma como o modelo foi ajustado e fornece os elementos necessários para reaplicação em outra imagem, respeitando as mesmas variáveis preditoras, bandas, normalização e critérios de validade.
| Conteúdo do manifesto | Finalidade técnica |
|---|---|
| Método selecionado, métricas e critério de escolha | Permite identificar o modelo usado e a qualidade estatística observada na validação. |
| Bandas e variáveis preditoras | Garante que a nova imagem forneça os mesmos elementos usados no treinamento. |
| Coeficientes ou artefato treinado | Permite reaplicação do modelo. Modelos paramétricos usam coeficientes. Random Forest e KNN usam artefato serializado. |
| Domínio espectral e faixa de profundidade | Define os limites de uso do modelo e apoia alertas de extrapolação. |
| Metadados espaciais e verticais | Apoiam rastreabilidade, compatibilização de datum e controle de congruência espacial. |
.joblib. O JSON documenta o modelo, mas o artefato serializado preserva o estimador treinado.12.2. Verificação espacial obrigatória
Antes de calcular diferenças, o HydroSky verifica se a superfície de referência e a superfície da nova época são espacialmente congruentes. A comparação considera forma matricial, CRS, transformada espacial, resolução, extensão e presença de georreferenciamento.
| Critério | Condição exigida | Risco quando falha |
|---|---|---|
| CRS | As duas superfícies devem estar no mesmo sistema de referência. | Diferenças podem representar posição incompatível, não mudança do fundo. |
| Transformada espacial | Origem, orientação e tamanho de pixel devem ser compatíveis. | Um deslocamento horizontal pode gerar falso assoreamento ou falsa erosão. |
| Resolução | O tamanho do pixel deve ser compatível nas duas épocas. | Volumes podem ser calculados com área de pixel incorreta. |
| Extensão | A área comparada deve ocupar a mesma posição espacial. | Pixels de locais diferentes podem ser subtraídos indevidamente. |
| Georreferenciamento | Produtos operacionais devem possuir CRS e transformada espacial. | Sem georreferenciamento, a comparação é apenas matricial e não espacial. |
12.3. Cálculo de diferenças e volumes aparentes
12.4. Classes de mudança
| Classe | Condição geral | Interpretação |
|---|---|---|
| Deposição aparente | Diferença de cota do fundo maior que a mudança mínima detectável. | O fundo estimado ficou mais alto entre as épocas. |
| Erosão aparente | Diferença de cota do fundo menor que o negativo da mudança mínima detectável. | O fundo estimado ficou mais baixo entre as épocas. |
| Estável ou indeterminado | Diferença dentro do intervalo de detecção definido. | A variação não deve ser interpretada como mudança confiável. |
| Sem dado | Ausência de pixel válido em uma ou nas duas épocas. | Área excluída dos cálculos estatísticos e volumétricos. |
12.5. Produtos gerados pela análise multitemporal
- MDT SDB da nova época.
- Mapa de diferença de profundidade.
- Mapa de diferença de cota do fundo.
- Mapa de classes de mudança.
- Tabela de volumes aparentes de deposição, erosão e saldo líquido.
- Métricas estatísticas da diferença entre superfícies.
- Registro da verificação espacial.
- Metadados de rastreabilidade do modelo reaplicado.
- Prévia gráfica para revisão técnica.
12.6. Controles do painel multitemporal
| Controle | Função | Uso recomendado |
|---|---|---|
| Aplicar limpeza e suavização conservadora | Aplica tratamento conservador à superfície da nova época antes da comparação. | Mantenha a decisão registrada. O tratamento pode reduzir ruído, mas também pode atenuar feições pequenas. Compare sempre com a superfície sem tratamento quando a morfologia local for crítica. |
| Bloquear volume sem datum e nível de água | Impede cálculo volumétrico quando faltarem datum vertical comum ou informações de nível d’água. | Mantenha ativado em aplicações técnicas. Sem redução vertical compatível, diferenças de nível podem ser confundidas com deposição ou erosão. |
| Permitir modo sintético sem georreferenciamento | Autoriza comparação matricial sem CRS e transformada espacial. | Use somente para teste sintético ou demonstração. Não use para área real, pois pixels de mesma posição matricial podem representar locais diferentes. |
| Mudança mínima detectável | Define o limiar usado para separar mudança aparente de diferença indeterminada. | Escolha valor baseado na incerteza combinada das duas épocas. Não escolha limiar inferior ao nível de ruído conhecido. |
| Exportar análise | Copia os resultados multitemporais disponíveis para a pasta de saída. | Revise CRS, transformada, datum, nível d’água e logs antes da exportação. Os volumes permanecem aparentes até validação independente. |
13. Relatório técnico e rastreabilidade
O relatório técnico registra o projeto, a Região de Interesse, a imagem utilizada, a fonte dos dados, as bandas, o CRS, os parâmetros dos métodos, as métricas de validação, os produtos exportados e as limitações. A rastreabilidade é indispensável para auditoria, reprodução e avaliação técnica do produto.
14. Interface, prévias e terminal
A interface do HydroSky organiza o fluxo em abas técnicas. O painel de mensagens apresenta alertas, status de operação e informações necessárias para acompanhamento do processamento. O painel de mensagens não substitui o relatório, mas auxilia o acompanhamento do processamento e a identificação de inconsistências nos dados, na Região de Interesse, nas imagens e nas amostras.
| Controle | Função | |
|---|---|---|
| Botão Preview | Exibe a imagem e a Região de Interesse. | |
| Ajustar, 100 por cento, Menos e Mais | Controlam o enquadramento e o zoom da prévia. | |
| Arraste com o mouse | Desloca a imagem quando há ampliação. | |
| Ctrl e roda do mouse | Aplica zoom na prévia. | |
| Limpar vista | Remove a visualização da aba sem apagar arquivos de trabalho. | |
| Exportar | Grava os produtos finais quando os resultados são consolidados. | |
| Ajuda | Abre este manual técnico em HTML quando ele estiver disponível. O PDF é utilizado como alternativa quando o HTML não estiver presente. Enquanto o PDF não for regenerado a partir deste manual, ele pode conter conteúdo diferente. | |
| Status do projeto e tabelas de métricas | Exibem o estado dos módulos e as métricas produzidas por cada processamento. | Use como síntese visual. Para interpretação técnica, confira o terminal, os metadados, os arquivos exportados e os critérios de bloqueio registrados. |
| Manifesto do modelo SDB | Seleciona o arquivo JSON do modelo SDB usado na análise multitemporal. | |
| MDT de referência | Seleciona a superfície SDB usada como época de referência na análise multitemporal. | |
| Imagem da nova época | Seleciona a imagem orbital usada para estimar a batimetria da nova época. | |
| Exportar análise | Copia os produtos da análise multitemporal para a pasta de exportação, incluindo MDT da nova época, diferenças, classes de mudança, métricas, prévia e metadados disponíveis. | |
| Permitir modo sintético sem georreferenciamento | Habilita comparação apenas por forma matricial. Deve permanecer desativado em fluxo operacional. | |
| Mensagens de Pesquisa e Diagnóstico | Quando essa modalidade é utilizada, o terminal informa as restrições radiométricas identificadas, a finalidade exclusivamente diagnóstica do processamento, a justificativa registrada e as limitações do resultado. Revise essas mensagens antes de interpretar ou exportar produtos. |
14.1. Localização dos controles e fluxos de trabalho
Os controles estão organizados por etapa de trabalho. O quadro a seguir indica onde encontrar cada grupo de comandos e quais produtos podem ser gerados em cada etapa.
| Aba ou grupo de controles | Principais comandos | Produtos e finalidade |
|---|---|---|
| Configurações Gerais | Projeto, Local, Cliente, Responsável, Pasta de saída, Região de Interesse, Preview, Limpar, Gerar relatório e Abrir pasta. | Organiza o projeto, define a área analisada e reúne prévias, metadados e relatório técnico. |
| Download técnico e dados externos | Repositório, datas, nuvem máxima, Download de imagem, ATL24 e Repositórios. | Obtém imagens orbitais e referências externas quando disponíveis, sempre sujeitas às limitações documentadas de cobertura e qualidade. |
| Navegador da Região de Interesse | Coordenadas, zoom, vista atual, desenho, limpeza e salvamento GeoJSON. | Cria ou atualiza a Região de Interesse usada na consulta, no recorte e na máscara espacial. |
| Diagnóstico Bio-óptico | Imagem, índice de clareza, ganho vermelho verde, Kd físico, profundidade alvo, fator LiDAR, Processar diagnóstico e Exportar diagnóstico. | Gera indicadores relativos de clareza e turbidez para triagem de cena e planejamento. |
| Extração de Contorno | Imagem, índice, limiar, objeto mínimo, fechamento morfológico, Processar e Exportar contorno. | Gera máscara de água, índices e contornos vetoriais ou raster para revisão técnica. |
| Importador de amostras | Separador, linhas ignoradas, cabeçalho, porcentagem de treino, mapeamento de colunas, natureza vertical, sinal e Aplicar amostra. | Padroniza amostras para calibração e validação da SDB. |
| SDB | Imagem, amostras, validação externa, métodos, perfil Random Forest, fração de validação, rastreabilidade radiométrica, confirmação e justificativa para Pesquisa e Diagnóstico, datum, nível d’água e parâmetros exploratórios. | Produz predições, métricas, metadados e produtos auxiliares. Resultados obtidos em Pesquisa e Diagnóstico permanecem consultivos, mesmo quando houver ajuste estatístico favorável. |
| Análise multitemporal | Manifesto, MDT de referência, imagem da nova época, datum, níveis, incerteza, mudança mínima, limpeza e modo sintético. | Produz MDT da nova época, diferenças, classes de mudança, volumes aparentes, prévias e metadados de comparação. |
15. Limitações técnicas e boas práticas
- SDB depende de água opticamente rasa, fundo detectável, baixa turbidez, boa correção atmosférica e amostras representativas.
- Contornos extraídos por índices espectrais podem falhar em sombra, espuma, vegetação aquática, solo úmido, nuvem, turbidez elevada e pixels mistos.
- Mosaicos multi-data podem combinar condições de nível d’água, turbidez e iluminação diferentes. Para SDB calibrada, prefira cenas da mesma data.
- Stumpf e Lyzenga são modelos empíricos calibrados. Eles podem ter desempenho limitado em cenas com fundo muito variável, turbidez espacialmente heterogênea ou relações espectrais não lineares.
- Random Forest e KNN exigem amostras suficientes, representativas e bem distribuídas. Treino com pontos agrupados pode superestimar a qualidade na validação aleatória.
- A regressão linear múltipla é útil como referência interpretável, mas pode não representar adequadamente relações não lineares entre reflectância e profundidade.
- A LUT semi analítica exploratória e o método físico simplificado podem apoiar triagem ou comparação metodológica quando não há amostra local. Eles não são inversão RTE completa e não dispensam validação hidrográfica.
- Índice relativo de clareza e índice relativo de turbidez são indicadores preliminares. Para laudos ambientais ou ópticos, use dados in situ ou algoritmos calibrados.
- Indicadores de nuvem, sombra, sunglint e turbidez são controles de triagem. Eles não substituem máscaras oficiais, inspeção visual, controle radiométrico ou validação externa.
- A U95 vertical baseada no RMSE do modelo é parcial e não equivale a TVU formal. THU formal, controle externo e propagação completa de incertezas são tratados quando o produto tiver finalidade hidrográfica normativa.
- O resultado depende do datum vertical, do nível da água no instante da imagem, da qualidade das amostras, da distribuição espacial dos pontos e da profundidade máxima opticamente detectável.
- A análise multitemporal exige congruência espacial entre as superfícies. Mesmo CRS, mesma forma matricial e mesma aparência visual não bastam quando origem, transformada, resolução ou extensão divergem.
- Volumes calculados pela análise multitemporal são volumes aparentes. Eles não representam massa sedimentar e não comprovam deposição ou erosão sem validação independente e controle de incerteza.
- Modelos SDB reaplicados em outra época devem permanecer dentro do domínio espectral e de profundidade usado no ajuste. Mudanças de turbidez, atmosfera, fundo, glint e nível da água podem produzir diferenças aparentes sem alteração real do terreno submerso.
- Produtos sem georreferenciamento completo não devem ser usados em análise multitemporal operacional. A comparação apenas por forma matricial é restrita a testes sintéticos explicitamente definidos.
- Interpolação assistida por amostras locais não é SDB e não deve ser apresentada como produto espectral transferível. A validação aleatória pode inflar o desempenho quando treino e validação pertencem ao mesmo levantamento. Use validação espacialmente disjunta.
- Quando a triagem indicar ausência de sinal espectral de profundidade, o HydroSky bloqueia SDB calibrada. Nessa situação, obtenha nova cena com melhores condições ópticas, restrinja a análise à franja opticamente rasa ou use levantamento acústico ou LiDAR batimétrico.
- O modo estrito exige metadados coerentes. Declaração manual complementa metadado ausente, mas não deve ocultar conflito entre tags, sidecars, datas, sensor ou nível de processamento.
- Pesquisa e Diagnóstico deve ser utilizada somente quando a finalidade diagnóstica justificar a análise e houver confirmação explícita das limitações radiométricas, com justificativa técnica registrada.
- Resultados obtidos em Pesquisa e Diagnóstico não devem ser utilizados como evidência de aptidão hidrográfica, navegacional, contratual ou operacional. A existência de métricas internas favoráveis não altera essa limitação.
- ATL24 e outras referências abertas são fontes complementares. Antes do uso, avalie qualidade, classe de ponto, incerteza, datum, CRS, época, penetração óptica e independência em relação ao treino.
- Uma validação externa declarada não comprova independência física de campanha. A confirmação depende de auditoria documental do pacote de proveniência.
- A LUT semi analítica exploratória não deve ser descrita como inversão RTE completa, nem usada para alegar conformidade hidrográfica.
- Suavização visual não aumenta a resolução espacial, não recupera feições subpixel e não melhora automaticamente a acurácia vertical.
16. Glossário técnico
| Termo | Definição |
|---|---|
| AOI | Area of Interest, Área de Interesse ou Região de Interesse usada para consulta, recorte e máscara dos dados. |
| AWEI | Índice automático de extração de água, útil para reduzir confusão com sombras e alvos escuros. |
| COG | Cloud Optimized GeoTIFF, formato GeoTIFF otimizado para leitura parcial remota. |
| C_opt | Índice relativo de clareza óptica, adimensional quando não calibrado. |
| GeoTIFF | Raster georreferenciado com informações espaciais embutidas. |
| Kd | Coeficiente físico de atenuação difusa descendente da luz na água, expresso em m⁻¹ quando medido ou estimado por método calibrado. |
| KNN | K-nearest neighbors, modelo supervisionado que estima profundidade por proximidade espectral entre pixels e amostras. |
| Lyzenga | Modelo log-linear multibanda para SDB calibrada com amostras locais. |
| MNDWI | Índice de água modificado, baseado em verde e SWIR. |
| NDWI | Índice de água normalizado, baseado em verde e infravermelho próximo. |
| NDTI | Índice normalizado de diferença de turbidez, baseado em vermelho e verde. |
| Nodata | Valor usado em raster para indicar ausência de dado válido. |
| Random Forest | Modelo supervisionado não linear baseado em conjunto de árvores de decisão. |
| Reflectância | Grandeza radiométrica relacionada à fração da radiação refletida por uma superfície ou alvo. |
| Regressão linear múltipla | Modelo estatístico que relaciona profundidade a múltiplas bandas por combinação linear. |
| SDB | Batimetria derivada de satélite, estimativa de profundidade por imagens ópticas orbitais. |
| SDB calibrada | Produto ajustado com amostras locais de profundidade. |
| SDB exploratória | Produto preliminar gerado sem validação externa suficiente para uso hidrográfico de precisão. |
| Stumpf | Modelo empírico de razão logarítmica entre bandas, calibrado com amostras locais. |
| Datum vertical | Superfície ou referência à qual as profundidades ou elevações são reduzidas. |
| Nível da água | Altura da superfície da água no instante da imagem em relação ao datum adotado. |
| Profundidade reduzida | Profundidade convertida para o datum vertical declarado, considerando o nível da água e o datum. |
| Sinal da profundidade no arquivo | Forma numérica de registrar profundidade no arquivo, positiva ou negativa para baixo. É padronizada na importação e não substitui datum vertical. |
| Cota do fundo | Elevação do fundo referida a um datum vertical. Não é sinônimo de profundidade negativa; sua conversão para profundidade observada exige conhecer a elevação da superfície d’água. |
| Interpolação assistida por amostras locais | Reconstrução espacial baseada em amostras locais e coordenadas X,Y, eventualmente combinadas com bandas orbitais. Não deve ser classificada como SDB nem reaplicada em outra época. |
| Triagem de sinal espectral | Verificação da associação mínima entre resposta espectral e profundidade nas amostras. Sua ausência impede a inferência SDB calibrada transferível. |
| THU | Incerteza horizontal total, associada à posição planimétrica do dado hidrográfico. |
| TVU | Incerteza vertical total, associada à profundidade ou elevação reduzida. |
| Validação com amostras do projeto | Avaliação estatística feita com subconjuntos das amostras disponíveis no próprio projeto. |
| Validação externa | Avaliação com dados de controle agregados na grade do raster de entrada. É complementar por padrão. Declarações de independência e proveniência podem ser registradas, mas exigem auditoria documental externa e não habilitam automaticamente produto operacional. |
| Análise multitemporal | Comparação entre superfícies SDB de épocas diferentes para estimar mudanças aparentes de profundidade, cota do fundo e volume. |
| Congruência espacial | Compatibilidade entre CRS, transformada espacial, resolução, extensão e forma matricial das superfícies comparadas. |
| Manifesto do modelo SDB | Arquivo JSON que registra o modelo selecionado na SDB, suas variáveis, métricas, parâmetros, produtos e condições de reaplicação. |
| Mudança aparente | Diferença estimada entre épocas que pode representar alteração morfológica ou efeito óptico, radiométrico, vertical ou espacial. |
| Volume aparente | Volume calculado a partir da diferença entre superfícies. Deve ser interpretado com cautela quando não houver validação independente. |
| Modelo reaplicado | Modelo SDB treinado em uma época e aplicado a imagem de outra época, respeitando as mesmas variáveis e o domínio de validade. |
| STAC | SpatioTemporal Asset Catalog, padrão para catalogação e acesso a ativos geoespaciais. |
| ATL24 | Produto de batimetria costeira do ICESat-2. Pode fornecer referência complementar em água suficientemente clara, mas requer análise de qualidade, datum, época e compatibilidade espacial antes do uso. |
| Portão radiométrico | Controle que classifica a entrada como bloqueada, restrita à pesquisa ou candidata à etapa seguinte de qualificação, conforme sensor, produto, bandas, escala, metadados e política de execução. |
| Modo estrito | Política que interrompe a SDB quando faltarem evidências suficientes sobre a cadeia radiométrica ou quando houver conflito entre declaração e metadados. |
| Modo pesquisa | Política destinada a diagnóstico controlado. Permite explorar entradas não qualificadas, mas bloqueia a apresentação de produto SDB liberável. |
| LUT semi analítica exploratória | Tabela de busca que aproxima combinações de profundidade, fundo e coluna d’água. Não é inversão RTE parametrizada por SRF oficial nem produto operacional. |
| Validação externa declarada | Controle externo acompanhado de declarações de independência e de proveniência. Permanece pendente de auditoria documental e não equivale a validação externa auditada. |
17. Referências bibliográficas
- Breiman, L. 2001. Random forests. Machine Learning.
- Feyisa, G. L.; Meilby, H.; Fensholt, R.; Proud, S. R. 2014. Automated Water Extraction Index. Remote Sensing of Environment.
- IHO. 2024. B-13, Best Practice Guide for Satellite Derived Bathymetry.
- IHO. 2024. S-44, Standards for Hydrographic Surveys, Edition 6.2.0.
- Lyzenga, D. R. 1978, 1981, 1985. Remote sensing approaches for shallow water bathymetry and bottom reflectance.
- McFeeters, S. K. 1996. The use of the Normalized Difference Water Index in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing.
- Otsu, N. 1979. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics.
- Philpot, W. D. 1989. Bathymetric mapping with passive multispectral imagery. Applied Optics.
- Ramer, U. 1972. An iterative procedure for the polygonal approximation of plane curves. Computer Graphics and Image Processing.
- Douglas, D. H.; Peucker, T. K. 1973. Algorithms for the reduction of the number of points required to represent a digitized line. Cartographica.
- Soille, P. 2003. Morphological Image Analysis. Springer.
- Stumpf, R. P.; Holderied, K.; Sinclair, M. 2003. Determination of water depth with high-resolution satellite imagery over variable bottom types. Limnology and Oceanography.
- Xu, H. 2006. Modification of normalised difference water index to enhance open water features. International Journal of Remote Sensing.
- Caballero, I.; Stumpf, R. P. 2020. Towards routine mapping of shallow bathymetry in environments with variable turbidity, Sentinel-2. Remote Sensing.
- Calder, B. R.; Mayer, L. A. 2003. Automatic processing of high-rate, high-density multibeam echosounder data, CUBE. Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
- Lane, S. N.; Westaway, R. M.; Hicks, D. M. 2003. Estimation of erosion and deposition volumes in a large, gravel-bed, braided river using synoptic remote sensing. Earth Surface Processes and Landforms.
- Wheaton, J. M.; Brasington, J.; Darby, S. E.; Sear, D. A. 2010. Accounting for uncertainty in DEMs from repeat topographic surveys, improved sediment budgets. Earth Surface Processes and Landforms.
- NASA NSIDC. ICESat-2 ATL24, Global Geolocated Bathymetry Product. Produto de referência consultado por meio do fluxo ATL24 quando houver cobertura e condições ópticas adequadas.
- SlideRule Earth. Serviço de processamento sob demanda utilizado pelo download ATL24 para a Região de Interesse.
18. Créditos e contato
Desenvolvido por Prof. Dr. Italo O. Ferreira, GPHIDRO, Universidade Federal de Viçosa.
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