1 – Introdução 2 – Princípios Físicos de Sensoriamento Remoto

1

1 – Introdução1 – Introdução

2 – Princípios Físicos de Sensoriamento Remoto2 – Princípios Físicos de Sensoriamento Remoto

3 – Interação energia/alvo/sensor3 – Interação energia/alvo/sensor

4 – Sistemas Sensores4 – Sistemas Sensores

5 – Sistemas Imageadores5 – Sistemas Imageadores

6 – Níveis de Aquisição de Dados6 – Níveis de Aquisição de Dados

7– Imagens de Radar7– Imagens de Radar

8 – Satélites para recursos naturais8 – Satélites para recursos naturais

Plano de Aula – GEO501Plano de Aula – GEO501

2

1. INTRODUÇÃO1. INTRODUÇÃO

SENSORIAMENTO REMOTOSENSORIAMENTO REMOTO

Ampla Ampla “Tecnologia que permite a aquisição de informações sobre objetos sem contato “Tecnologia que permite a aquisição de informações sobre objetos sem contato

físico com eles” físico com eles” (Novo, 1992). (Novo, 1992). Telescópio apenas amplia a capacidade do observadorTelescópio apenas amplia a capacidade do observador

Específica Específica “Utilização de sensores para aquisição de informações sobre objetos ou “Utilização de sensores para aquisição de informações sobre objetos ou

fenômenos sem que haja contato direto entre eles” fenômenos sem que haja contato direto entre eles” (Novo, 1992).(Novo, 1992).

““Tecnologia que permite obter imagens e outros tipos de dados, da superfície terrestre, Tecnologia que permite obter imagens e outros tipos de dados, da superfície terrestre,

através da capacitação e do registro da energia refletida ou emitida pela superfície” através da capacitação e do registro da energia refletida ou emitida pela superfície”

(Florenzano, 2002).(Florenzano, 2002).

SENSORES SENSORES Equipamento capazes de coletar energia proveniente do objeto, convertê- Equipamento capazes de coletar energia proveniente do objeto, convertê-

la em sinal passível de ser registrado e apresentá-lo em forma adequada á extração de la em sinal passível de ser registrado e apresentá-lo em forma adequada á extração de

informações.informações.

3

1. INTRODUÇÃO1. INTRODUÇÃO

Imagem satélite – Campus UNIFEI

Fonte: Google Earth

4

2. PRINCÍPIO FÍSICOS DE SR2. PRINCÍPIO FÍSICOS DE SR

Elemento fundamental Elemento fundamental Radiação Eletromagnética – REM (Sol) Radiação Eletromagnética – REM (Sol)

Base do SR Base do SR interação energia-matéria - interação energia-matéria - alteração sofrida pela REMalteração sofrida pela REM

REM se propaga na forma de ondas – REM se propaga na forma de ondas – oscilação harmônica dos campos magnético e elétricooscilação harmônica dos campos magnético e elétrico

Se propaga á velocidade da luz: 3 x 10Se propaga á velocidade da luz: 3 x 1088 m/s m/s

λ = c/f

λ = comprimento de onda (m);

c = velocidade da luz (m/s);

f = frequência (ciclos/s ou Hz).

Unidades de λ:

- Milímetro: 1 mm = 10-3 m- Micrometro: 1µm = 10-6 m

- Nanometro: 1nm = 10-9 m

5


Espectro eletromagnéticoEspectro eletromagnético Conjunto de comp. onda que compõem a REM Conjunto de comp. onda que compõem a REM1 μm = 10-6 mm

Visível: 0,4 μm a 0,7 μm –Máxima emissão do sol

0,28 μm a 4 μm –Espectro solar (99%)

IV: 0,7 μm a 1000 μm

Absorção pela atmosfera: O3, O2, H2O, CO2

Janelas atmosféricas: sem absorção

pela atmosfera

Microondas: 1 mm a 1 m

Espectro Óptico: 0,1 μm a 0,38 μmUV, VIS, IV

Fonte: Novo e Ponzoni (2001)

Fonte: CCRS

6


Base do SR Base do SR interação energia-matéria - interação energia-matéria - alteração sofrida pela REMalteração sofrida pela REM

Importante saber Importante saber quantidade de energia produzida pela fonte, quantidade atenuada quantidade de energia produzida pela fonte, quantidade atenuada

pelo meio e a quantidade absorvida pelo objeto (Novo, 1998).pelo meio e a quantidade absorvida pelo objeto (Novo, 1998).

Radiometria Radiometria conjunto de técnicas utilizadas para quantificar a medida da energia conjunto de técnicas utilizadas para quantificar a medida da energia

radiante recebida pelo sensor.radiante recebida pelo sensor.

RadiânciaRadiância fluxo radiante (energia/tempo) refletido ou emitido por uma fonte em direção fluxo radiante (energia/tempo) refletido ou emitido por uma fonte em direção

ao sensor (ângulo sólido), por unidade de área perpendicular àquela direção (W/mao sensor (ângulo sólido), por unidade de área perpendicular àquela direção (W/m22.sr)..sr).

7

3. INTERAÇÃO ENERGIA/ALVO/SENSOR3. INTERAÇÃO ENERGIA/ALVO/SENSOR

Interessa saber: Interessa saber:

Quantidade de energia refletida ou emitida pelo objeto – medida pelo sensorQuantidade de energia refletida ou emitida pelo objeto – medida pelo sensor

Característica de reflexão em cada região do espectroCaracterística de reflexão em cada região do espectro

- Reflectância ER/Ei (%)

Expressa as características intrínsicas dos

objetos em refletir a energia

A energia que atinge os objetos pode ser:A energia que atinge os objetos pode ser:

Refletida, absorvida ou transmitidaRefletida, absorvida ou transmitida

E ( ) = E ( ) + E ( ) + E ( )I R A T

E ( ) = E n erg ia re fle tid aR

E ( ) = E ne rg ia tran sm itidaTE ( ) = E n erg ia a bso rv id aA

E ( ) = E ne rg ia in c ide n teI

E ( ) = E ( ) + E ( ) + E ( )I R A T




Espalhamento eAbsorção

4. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE ALVOS4. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE ALVOS

A radiação incidente interage de modo diferente em cada alvo A radiação incidente interage de modo diferente em cada alvo composições físico- composições físico-

químicas.químicas.

Outros fatores: textura, densidade, atmosfera, umidade, posição relativa das feições em Outros fatores: textura, densidade, atmosfera, umidade, posição relativa das feições em

relação ao ângulo de incidência solar e à geometria de imageamento.relação ao ângulo de incidência solar e à geometria de imageamento.

Comportamento Comportamento conjunto de valores sucessivos de uma grandeza radiométrica conjunto de valores sucessivos de uma grandeza radiométrica

(reflectäncia).(reflectäncia).

Informações das imagens Informações das imagens conhecimento do comportamento espectral dos alvos e dos conhecimento do comportamento espectral dos alvos e dos

faltores que interferem neste comportamento. faltores que interferem neste comportamento. (bandas, tipos de sensores, etc.)(bandas, tipos de sensores, etc.)

8

Reflectância de alguns alvos

Fonte: Figueiredo (2005)


4.1. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA ÁGUA4.1. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA ÁGUA..

Porcentagem refletida da água muito menor que os outros alvos Porcentagem refletida da água muito menor que os outros alvos (imagem abaixo)(imagem abaixo)..

Água pura Água pura reflectância muito baixa reflectância muito baixa busca-se conhecer o comportamento dos busca-se conhecer o comportamento dos

componentes dissolvidos componentes dissolvidos sistema aquático. sistema aquático.

Água líquida Água líquida absorve toda radiação < 0,38 absorve toda radiação < 0,38µµmm e > 0,70 e > 0,70µµmm

Informações das imagens Informações das imagens conhecimento do comportamento espectral dos alvos e dos conhecimento do comportamento espectral dos alvos e dos

faltores que interferem neste comportamento. faltores que interferem neste comportamento. (bandas, tipos de sensores, etc.)(bandas, tipos de sensores, etc.)

9

Imagem TM/Landsat, 3(R)4(G)5(B)



Porção refletida e transmitida Porção refletida e transmitida varia de acordo com os componentes. varia de acordo com os componentes.

Transmissão (maior)Transmissão (maior)

10

Gra

diente vertical

Gradiente horizontal

- Espalhamento própria água e partículas em suspensão.

-Absorção própria água, componentes dissolvidos (M.O), biotafotossintetizadora (fitoplânctons e macrófitas) , partículas não vivas.

OBS: a atenuação da energia incidente (luz) é exponencial muito atenuada nos primeiros metros.



11

Concentração de sólidos em suspensão.



Comportamento espectral da águaComportamento espectral da água

12

Co

lun

a D

’ág

ua

Co

lun

a D

’ág

ua

SIMA

BALÃO PARA OBSERVAÇÃO DE LAGOS - BOLA -

FUNDEIO DO SISTEMA AUTOMÁTICO DE

MEDIÇÃO DE NÍVEL

LABORATÓRIO FLUTUANTE

PAINEL SOLAR

BALÕES

OBJETIVA DA CÂMERA

FOTOGRÁFICA

SINALIZAÇÃO NOTURNA DE SEGURANÇA


4.2. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DO SOLO4.2. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DO SOLO..

FATORES QUE AFETAM O COMPORTAMENTO:FATORES QUE AFETAM O COMPORTAMENTO:

Tipo de solo (latossolo, litossolo, podzólico);Tipo de solo (latossolo, litossolo, podzólico);

Textura (proporção de argila, silte e argila)Textura (proporção de argila, silte e argila)

Matéria orgânica;Matéria orgânica;

Teor de ferro;Teor de ferro;

Composição mineralógica;Composição mineralógica;

Teor de umidade.Teor de umidade.

13


Fonte: Epihanio et al. (1992)


4.3. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA VEGETAÇÃO4.3. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA VEGETAÇÃO..

Folhas isoladas ou dossel vegetal (folhas, galhos, frutos, flores, etc.) Folhas isoladas ou dossel vegetal (folhas, galhos, frutos, flores, etc.) curvas semelhantes. curvas semelhantes.

VIS (0,4 a 0,7) VIS (0,4 a 0,7) Pigmentos (clorofila, carotenos e xantofila); Pigmentos (clorofila, carotenos e xantofila);

IVP (0,7 a 1,3) IVP (0,7 a 1,3) baixa absorção; baixa absorção;

IVM (1,3 a 2,6)IVM (1,3 a 2,6) água. água.

14

Folha verde, sadia

DOSSÉIS VEGETAISDOSSÉIS VEGETAIS

Folhas Folhas principal responsável pela interação. principal responsável pela interação.

Resposta variável com distribuição espacial dos Resposta variável com distribuição espacial dos

elementos, densidade e orientação.elementos, densidade e orientação.

Densidade Densidade Índice de Área Foliar – IAF Índice de Área Foliar – IAF área foliar/área do terreno área foliar/área do terreno aumento da aumento da

absorção no VIS – redução da reflectância absorção no VIS – redução da reflectância aumento do espalhamento no IVP – aumento aumento do espalhamento no IVP – aumento

da reflectância.da reflectância.

Distribuição de Área Foliar – DAF Distribuição de Área Foliar – DAF inclinação e azimute da folha inclinação e azimute da folha influência na influência na

probabilidade de falhas, aumento do espalhamento.probabilidade de falhas, aumento do espalhamento.


4.3. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA VEGETAÇÃO4.3. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA VEGETAÇÃO..

15

Diferença na coloração das folhas Diferença no estádio da planta

16


TM 3 (B) TM 4 (G) TM 5 (R)

TM 5 (R) TM 4 (G) TM 3 (B)

TM3

TM4TM5

SOLO

VEG.

17

5. SISTEMAS SENSORES5. SISTEMAS SENSORES

SISTEMAS SENSORESSISTEMAS SENSORES Qualquer equipamento capaz de transformar alguma forma Qualquer equipamento capaz de transformar alguma forma

de energia em um sinal passível de ser convertido em informação sobre o ambiente. de energia em um sinal passível de ser convertido em informação sobre o ambiente.

(Novo, 1992).(Novo, 1992).

Equipamentos que medem energia Equipamentos que medem energia Radiômetros ( Radiômetros (radioradio = radiação, = radiação, metrometro = medida) = medida)

CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO (Novo, 1992 e Moreira, 2003)(Novo, 1992 e Moreira, 2003)::

Fonte de radiação/energiaFonte de radiação/energia

Região do espectro em que operamRegião do espectro em que operam

Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento

E ( ) = E ( ) + E ( ) + E ( )I R A T




Sensores detectamRadiação refletida e/ou emitida

18


FONTE DE RADIAÇÃO:FONTE DE RADIAÇÃO:

PASSIVOPASSIVO Dependem de fonte externa de energia (emitida e/ou refletida) Dependem de fonte externa de energia (emitida e/ou refletida)

Ex.: câmaras fotográficas, sensores TM, CBERS, SPOTEx.: câmaras fotográficas, sensores TM, CBERS, SPOT

ATIVOATIVO Produzem a sua própria energia – emite energia Produzem a sua própria energia – emite energia

Ex.: Radares, câmara fotográfica com flashEx.: Radares, câmara fotográfica com flash

sensor passivo

sensor ativo

19


REGIÃO DO ESPECTRO:REGIÃO DO ESPECTRO:

Região óptica: componentes ópticos na construção (espelhos, prismas, lentes).Região óptica: componentes ópticos na construção (espelhos, prismas, lentes).

- energia refletida - energia refletida 0,38 0,38μμm a 3,00m a 3,00μμmm - termal - termal 7 7μμm a 15m a 15μμmm

Microondas: 1mm a 1mMicroondas: 1mm a 1m

20


PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOPRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

NÃO IMAGEADORES NÃO IMAGEADORES Não formam imagemNão formam imagem

- Espectrorradiômetros - Espectrorradiômetros comportamento espectral de alvos (curva espectral) comportamento espectral de alvos (curva espectral)

IMAGEADORES IMAGEADORES fornecem imagens fornecem imagens

Imagem satélite UNIFEI

Fonte: Google Earth

- Formação da imagem:

Fotográfico - quadro/framing

Não fotográfico - varredura

SPECTRON SE-590 FIELDSPEC PRO

21

6. SISTEMAS IMAGEADORES6. SISTEMAS IMAGEADORES

6.1. FOTOGRÁFICOS6.1. FOTOGRÁFICOS

Câmeras fotográficasCâmeras fotográficas – primeiro instrumento a ser usado para – primeiro instrumento a ser usado para

sensoriamento remoto.sensoriamento remoto.

Composto por um conjunto de lentes, diafragma, obturador e filme Composto por um conjunto de lentes, diafragma, obturador e filme

fotográfico;fotográfico;

Registram a energia refletida pelos alvos da sup. terrestre em uma Registram a energia refletida pelos alvos da sup. terrestre em uma

película fotossensível – filme fotográfico (película fotossensível – filme fotográfico (Moreira, 2003Moreira, 2003).).

22


6.2. NÃO FOTOGRÁFICOS OU DE VARREDURA ELETRO-ÓPTICO6.2. NÃO FOTOGRÁFICOS OU DE VARREDURA ELETRO-ÓPTICO

- - Sensores/Detetores Sensores/Detetores convertem a radiação em sinal convertem a radiação em sinal

elétrico e armazenam em imagens digitais.elétrico e armazenam em imagens digitais.

- Imagem digital- Imagem digital arranjo de células (pixel) em forma de matriz arranjo de células (pixel) em forma de matriz

- Pixel - Pixel menor divisão da imagem, representa uma área na sup. menor divisão da imagem, representa uma área na sup.

terrestre - coord. X, Y e Z (nível de cinza) terrestre - coord. X, Y e Z (nível de cinza) DN – DN – Digital Number Digital Number

- DN- DN média da intensidade de energia refletida ou emitida pelos objetos contidos na área média da intensidade de energia refletida ou emitida pelos objetos contidos na área

do pixeldo pixel

Fonte: Soares Filho, 2000

Fonte: CCRS

Valores de DN variam em escala de cinza

Ex.: imagem 8bits (0-255)

0 255

23

CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS NÃO-FOTOGRÁFICO: CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS NÃO-FOTOGRÁFICO:

RESOLUÇÃO ESPECTRALRESOLUÇÃO ESPECTRAL – definida pelo número de bandas espectrais e pelo – definida pelo número de bandas espectrais e pelo

intervalo de comp. de onda de cada banda.intervalo de comp. de onda de cada banda.


B1

B2

B3

B4 B5 B7

Sensor TM

7 bandas6 esp.ref.1 termal

Outro sensor

B1 B2 B3

RESOLUÇÃO ESPACIAL OU GEOMÉTRICARESOLUÇÃO ESPACIAL OU GEOMÉTRICA – capacidade de distinguir os alvos – capacidade de distinguir os alvos

entre si. Função do tamanho do menor objeto que pode ser detectado.entre si. Função do tamanho do menor objeto que pode ser detectado.

É função do IFOV (É função do IFOV (Instantaneous Field of ViewInstantaneous Field of View) ) área “vista” pelo sensor em um área “vista” pelo sensor em um

dado instante de tempo dado instante de tempo (Moreira, 2003)(Moreira, 2003)..

- Ângulo incidência- Ângulo incidência

menor ângulo, maior resoluçãomenor ângulo, maior resolução

- Linear (diagonal)- Linear (diagonal)

ω

24


IFOV ≠ tamanho do pixelIFOV ≠ tamanho do pixel

Pixel Pixel seu valor representa a média de todas as energias refletidas pelos diferentes seu valor representa a média de todas as energias refletidas pelos diferentes

alvos dentro do IFOV.alvos dentro do IFOV.

Prática Prática Resolução espacial - relacionada com o tamanho do pixel Resolução espacial - relacionada com o tamanho do pixel

- Maior pixel - Maior pixel menor resolução menor resolução

- Menor pixel - Menor pixel maior resolução maior resolução

1 metro 5 metro

25


RESOLUÇÃO TEMPORALRESOLUÇÃO TEMPORAL tempo que o satélite leva para voltar a recobrir a área tempo que o satélite leva para voltar a recobrir a área

de interesse.de interesse.

- Função da largura da faixa imageada no solo.- Função da largura da faixa imageada no solo.

- Importante para acompanhamento dinâmico do alvo.- Importante para acompanhamento dinâmico do alvo.

RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICARESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA capacidade de discriminar alvos que apresentam capacidade de discriminar alvos que apresentam

pequenas diferenças da radiação refletida e/ou emitida. Discriminar sinais elétricos.pequenas diferenças da radiação refletida e/ou emitida. Discriminar sinais elétricos.

- Função do número de níveis digitais (nível de cinza)/ gravação do sensor- Função do número de níveis digitais (nível de cinza)/ gravação do sensor

- Níveis de cinza - Níveis de cinza n noo de bits = 2 de bits = 2nn

2 bits = 4 níveis de cinza2 bits = 4 níveis de cinza

8 bits = 256 níveis de cinza8 bits = 256 níveis de cinza

16 bits = 65536 níveis de cinza 16 bits = 65536 níveis de cinza

4 bits – 16 níveis 8 bits – 256 níveis

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TIPOS DE VARREDURATIPOS DE VARREDURA

MECÂNICAMECÂNICA espelho oscilatório que “varre” (perpendicular) a superfície imageada e espelho oscilatório que “varre” (perpendicular) a superfície imageada e

focaliza a energia para os detetores.focaliza a energia para os detetores.

Imageamento linha a linhaImageamento linha a linha

Ex.: MSS, TM e AVHRR (NOAA)Ex.: MSS, TM e AVHRR (NOAA)

ELETRÔNICAELETRÔNICA arranjo linear de detetores que cobre a largura da faixa imageada. arranjo linear de detetores que cobre a largura da faixa imageada.

Sinal de cada detetor é amplificado separadamenteSinal de cada detetor é amplificado separadamente

Linha Linha tempo da plataforma deslocar-se à dist. Subtendida tempo da plataforma deslocar-se à dist. Subtendida

pelo IFOVpelo IFOV

Ex.: SPOT e CCD/CBERSEx.: SPOT e CCD/CBERS



27


COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS DE VARREDURACOMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS DE VARREDURA

VARREDURA

MECÂNICA

ELETRÔNICA

VANTAGENS DESVANTAGENS

- Detetores simples

- Sistema óptico de pequeno campo de visada

- Ampla cobertura perpendicular ao deslocamento

- Maior tempo de integração do sinal/ maior razão sinal/ruído

- Ausência de partes móveis

- Fidelidade geométrica perpendicular

ao deslocamento da plataforma

- Menor tempo de integração do sinal

- Partes móveis

- Mais suscetível à distorções geométricas

- Sistema ótico com amplo campo de visada/ Mais sujeito a distorções

- Grande número de detetores/Necessidade

de intercalibração

28

7. NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS7. NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Sistema de aquisição de dados por SR = fonte de energia + sensor + analisador Sistema de aquisição de dados por SR = fonte de energia + sensor + analisador

(transforma o sinal em informação)(transforma o sinal em informação)..

Altitude Altitude influência na intensidade e qualidade do sinal, forma de registro, influência na intensidade e qualidade do sinal, forma de registro,

nível de informação e análise dos dados.nível de informação e análise dos dados.

TERRESTRETERRESTRE

SUBORBITALSUBORBITAL

ORBITALORBITAL

ESCOLHA:ESCOLHA:

- Objetivo da pesquisa- Objetivo da pesquisa

- Tamanho da área a ser imageada- Tamanho da área a ser imageada

- Disponibilidade de equipamentos sensores- Disponibilidade de equipamentos sensores

- Custo e precisão desejados dos resultados- Custo e precisão desejados dos resultados

Fonte: Moreira (2003)

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7.1. NÍVEL TERRESTRE7.1. NÍVEL TERRESTRE

Área reduzida, uso principalmente em pesquisaÁrea reduzida, uso principalmente em pesquisa

Estudo do comportamento espectral quase sem interferência ambiental (fidelidade).Estudo do comportamento espectral quase sem interferência ambiental (fidelidade).

Pode-se fixar variáveis: âng. Incidência, potência do fluxo incidente, atmosfera, etc.Pode-se fixar variáveis: âng. Incidência, potência do fluxo incidente, atmosfera, etc.

Entender como ocorrre as interaçõesEntender como ocorrre as interações

SPECTRON SE-590SPECTRON SE-590

256 intervalos (≈ 2,8 nm = 2,8 x 10256 intervalos (≈ 2,8 nm = 2,8 x 10-9-9 mm) mm) entre 0,35entre 0,35μμm a 1,1m a 1,1μμmm

LAI-2000LAI-2000

Mede quantidade de luz que atravessa o dossel em diferentes direçõesMede quantidade de luz que atravessa o dossel em diferentes direções

Estimar índice de área foliar de dosséisEstimar índice de área foliar de dosséis

Vigor da vegetação Vigor da vegetação

Produtividade de dosselProdutividade de dossel



Curva reflectância do soloSob diferentes teores de umidade

30


7.2. NÍVEL SUBORBITAL7.2. NÍVEL SUBORBITAL

Geralmente em aeronaves tripuladas: câmaras fotográficas, Geralmente em aeronaves tripuladas: câmaras fotográficas, scannersscanners e os radares e os radares

Qualidade depende: sensor, altura de vôo, ângulo solar, condições atmoféricasQualidade depende: sensor, altura de vôo, ângulo solar, condições atmoféricas

Fotografias aéreasFotografias aéreas

Cadastro técnico multifinalitárioCadastro técnico multifinalitário

Estudos agronômicos detalhadosEstudos agronômicos detalhados

MapeamentoMapeamento

Planejamento urbanoPlanejamento urbano

Imagens de radarImagens de radar

SAR-R99B (banda L)SAR-R99B (banda L)

Vigilância florestalVigilância florestal

DesmatamentoDesmatamento

Distinção de culturasDistinção de culturas

Imagem SAR-R99B

VV(R)HV(G)HH(B)

Foto aérea

31


7.3. NÍVEL ORBITAL7.3. NÍVEL ORBITAL

Plataformas orbitais/satélites artificiasPlataformas orbitais/satélites artificias

SATÉLITES SATÉLITES “corpo que gravita em torno de um astro de massa preponderante, em “corpo que gravita em torno de um astro de massa preponderante, em

particular ao redor de um planeta”particular ao redor de um planeta”

SATÉLITES ARTIFICIAS SATÉLITES ARTIFICIAS “engenho colocado em órbita pelo homem á volta de um “engenho colocado em órbita pelo homem á volta de um

planeta ou até mesmo de um satélite natural” planeta ou até mesmo de um satélite natural” (Moreira, 2003)(Moreira, 2003). .

SPUTNIK SPUTNIK II– 4/10/1957 (URSS) – 4/10/1957 (URSS) transmitir sinal de rádio captado por rádio amadortransmitir sinal de rádio captado por rádio amador

EXPLORER EXPLORER II – 02/1958 (EUA) – 02/1958 (EUA)

Aproximadamente 70.000 objetos na órbita da Terra – satélites e sucatasAproximadamente 70.000 objetos na órbita da Terra – satélites e sucatas

SPUTNIK-1

Imagem satélites em órbita

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7. CATEGORIA DE SATÉLITES7. CATEGORIA DE SATÉLITES

De acordo com os objetivos principais para os quais foram criadosDe acordo com os objetivos principais para os quais foram criados

SATÉLITES MILITARESSATÉLITES MILITARES

Dados não disponíveis para usuários civisDados não disponíveis para usuários civis

Reconhecimento do território inimigo, telecomunicação, alerta avançado.Reconhecimento do território inimigo, telecomunicação, alerta avançado.

Cerca de 75% dos satélites lançados a partir de 1957 tem finalidades militares (GPS)Cerca de 75% dos satélites lançados a partir de 1957 tem finalidades militares (GPS)

SATÉLITES CIENTÍFICOSSATÉLITES CIENTÍFICOS

SATÉLITES DE TELECOMUNICAÇÕESSATÉLITES DE TELECOMUNICAÇÕES

SATÉLITES METEOROLÓGICOSSATÉLITES METEOROLÓGICOS

Fornecem imagens e coletam dados meteorológicos (pressão atmosférica, Fornecem imagens e coletam dados meteorológicos (pressão atmosférica,

temperatura, velocidade de ventos, etc.)temperatura, velocidade de ventos, etc.)

Comunicam com balões, bóias, etc.Comunicam com balões, bóias, etc.

Geoestacionários (36.000km): GOES (EUA), INSAT (India), GMS (Japão)Geoestacionários (36.000km): GOES (EUA), INSAT (India), GMS (Japão)

Polar ou Equatorial: NOAA (EUA), SCD (Brasil)Polar ou Equatorial: NOAA (EUA), SCD (Brasil)

Satélite NOAADiversos sensores

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7. CATEGORIA DE SATÉLITES7. CATEGORIA DE SATÉLITES

SATÉLITES DE RECURSOS NATURAISSATÉLITES DE RECURSOS NATURAIS

Coleta de dados sobre os recursos naturais renováveis e não-renováveisColeta de dados sobre os recursos naturais renováveis e não-renováveis

11ºº satélite satélite ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite 1) – 1972 ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite 1) – 1972 Landsat 1 Landsat 1

Hoje: E.U.A, Japão, Holanda, Inglaterra, Brasil, China, Alemanha, India e outrosHoje: E.U.A, Japão, Holanda, Inglaterra, Brasil, China, Alemanha, India e outros

Órbita Órbita trajetória do satélite em torno de um astro (Terra). trajetória do satélite em torno de um astro (Terra).

Rotação da terra Rotação da terra imagens de diferentes lugares imagens de diferentes lugares

Órbita quase polar Órbita quase polar área polar não imageada. área polar não imageada.

Sol-síncrona Sol-síncrona cada área imageada em mesmo horário do dia (hora cada área imageada em mesmo horário do dia (hora

solar local) – mesma condição de iluminação.solar local) – mesma condição de iluminação.

Ascendente/DescendenteAscendente/DescendenteFonte: CCRS

Fonte: CCRS

Órbitas 1 e 2 não adjacentesÓrbitas 1 e 2 não adjacentes

- Ex. Landsat - Ex. Landsat órbitas consecutivas – 2.700 km / 9 dias para imagear órbitas órbitas consecutivas – 2.700 km / 9 dias para imagear órbitas

adjacentes.adjacentes.

- Visada lateral - Visada lateral diminui tempo de revisita diminui tempo de revisita

34

8. IMAGENS DE RADAR8. IMAGENS DE RADAR

RADARRADAR RARAdio dio DDetection etection AAnd nd RRanging –anging – Dispositivo capaz de detectar um objeto Dispositivo capaz de detectar um objeto

(alvo) indicando sua distância (range) e posição (alvo) indicando sua distância (range) e posição (Freitas et. al, 2003)(Freitas et. al, 2003)..

Utiliza faixa de microondas Utiliza faixa de microondas dividida em faixas/bandas dividida em faixas/bandas

Ativo Ativo possuem sua própria fonte de energia e captam a energia refletida pelos alvos possuem sua própria fonte de energia e captam a energia refletida pelos alvos

(retroespalhamento).(retroespalhamento).


Distâncias relativas dos objetos Distâncias relativas dos objetos tempo que o pulso tempo que o pulso

demora para ir e retornar ao sensor.demora para ir e retornar ao sensor.

35


Imageamento perpendicular à direção de vôo Imageamento perpendicular à direção de vôo permite a antena obter a diferença de permite a antena obter a diferença de

tempo do retroespalhamento dos objetos.tempo do retroespalhamento dos objetos.

A = Direção de vôoA = Direção de vôo

B = nadirB = nadir

C = ângulo de incidênciaC = ângulo de incidência

D = largura da faixa imageadaD = largura da faixa imageada

E = alcance próximoE = alcance próximo

F = alcance distanteF = alcance distante

Ópticos Ópticos fatores físicos e químicos fatores físicos e químicos

Radar Radar fatores geométricos e elétricos fatores geométricos e elétricosInformações qualitativas e quantitativas

complementares

Microondas Microondas pouco atenuada por nuvens, chuva, neblina e fumaça pouco atenuada por nuvens, chuva, neblina e fumaça

Sensor ativo Sensor ativo independente do sol (24h) independente do sol (24h)

36


POLARIZAÇÃOPOLARIZAÇÃO orientação com a qual o campo elétrico se propaga. orientação com a qual o campo elétrico se propaga.

Horizontal Horizontal plano do campo elétrico é paralelo à plano do campo elétrico é paralelo à

superfície imageada.superfície imageada.

Vertical Vertical plano do campo elétrico é perpendicular plano do campo elétrico é perpendicular

á superfície imageada.á superfície imageada.

Interação das microondas depende de parâmetros do sensor e do alvo.Interação das microondas depende de parâmetros do sensor e do alvo.

Comprimento de onda (Comprimento de onda (λλ) + tamanho do alvo ) + tamanho do alvo maior maior λλ - maior penetração nos alvos- maior penetração nos alvos

Fonte: Ulaby et al. (1984)

Polarizações: HHPolarizações: HH

VVVVParalelas

HVHV

VHVHCruzadas

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Polarização:Polarização:

- Cruzadas (HV, VH) - Cruzadas (HV, VH) retroepalhamento volumétrico retroepalhamento volumétrico

- Paralelas (VV, HH) - Paralelas (VV, HH) interação direta com os alvos interação direta com os alvos

Ângulo de incidência:Ângulo de incidência:

- Maiores 40- Maiores 40oo indicados para identificação do alvo indicados para identificação do alvo

- Menores 30- Menores 30oo influência do solo influência do solo

Forma, tamanho e direção dosobjetos, recobrimento do solo, rugosidadeForma, tamanho e direção dosobjetos, recobrimento do solo, rugosidade

Constante dielétrica (umidade) Constante dielétrica (umidade) valores mais altos – maior interação, maior valores mais altos – maior interação, maior

retroespalhamentoretroespalhamento

Rugosidade f(Rugosidade f(λλ)) maior - maior retroespalhamento maior - maior retroespalhamento

Reflexão especular Retroespalhamento fraco Retroespalhamento forte

38


Imagens Radar Imagens Radar características diferentes das imagens ópticas características diferentes das imagens ópticas

Exige técnicas de processamento específicas (filtros, classificadores, segmentadores, etc.)Exige técnicas de processamento específicas (filtros, classificadores, segmentadores, etc.)

Área agrícola em Luis Eduardo Magalhães - BA

SAR-R99B 05/04/2005Banda L

HH(R)HV(G)VV(B)

Landsat/TM 11/04/2005

4(R)5(G)3(B)

Imagem de desmatamento em Rondônia

JERS-1 26/06/1993

Banda L – Pol HH

Landsat/TM 29/05/1993

5(R)4(G)3(B)

Fonte: Freitas et al. (2003)

39

9. SATÉLITES INTERESSANTES PARA RECURSOS 9. SATÉLITES INTERESSANTES PARA RECURSOS NATURAISNATURAIS

LANDSAT – LANDSAT – início em 1972 (ERTS-1)início em 1972 (ERTS-1)

RBV (RBV (Return Bean VidiconReturn Bean Vidicon) ) imagens instantânea do terreno, semelhante ao sistema fotográfico imagens instantânea do terreno, semelhante ao sistema fotográfico

(quadros). (quadros).

MSS (MSS (Multispectral Scanner SubsystemMultispectral Scanner Subsystem) ) varredura mecânica. varredura mecânica.

TM (TM (Thematic MapperThematic Mapper))

ETMETM++ ( (Enhanced Thematic MapperEnhanced Thematic Mapper))

OBS: - Somente Landsat-5 está ativo (TM) – desde 1984OBS: - Somente Landsat-5 está ativo (TM) – desde 1984

- Landsat-6 - Landsat-6 destruido no lançamento (problemas técnicos) destruido no lançamento (problemas técnicos)

- Landsat-7 - Landsat-7 lançado em 1999, desativado em 2003 lançado em 1999, desativado em 2003

Características dos sensores Landsat

Landsat - 5

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Algumas características e aplicação das imagens TM/LandsatAlgumas características e aplicação das imagens TM/Landsat

Imagem landsat

Fonte: Novo (1992) e Rocha (2002)

Região Botucatu-SP (08/09/2007)Imagem Landsat-5/TM

4(R)5(G)3(B)

41


CBERSCBERS ( (China Brazil Earth Resources Satellite) China Brazil Earth Resources Satellite) – – Satélite sino-brasileiro de Recursos Satélite sino-brasileiro de Recursos

Terrestres Terrestres Início em 1988 e primeiro lançamento em 1999 (CBERS-1) Início em 1988 e primeiro lançamento em 1999 (CBERS-1)

Características semelhantes ao LandsatCaracterísticas semelhantes ao Landsat

Atualmente está no terceiro satéliteAtualmente está no terceiro satélite

SENSORES SENSORES

CCD – CCD – Charge-Coupled Device (Charge-Coupled Device (multiespectralmultiespectral))

- CBERS-1, 2 e 2B- CBERS-1, 2 e 2B

- 5 bandas (3 VIS, 1IVP e 1PAN)- 5 bandas (3 VIS, 1IVP e 1PAN)

- Resolução espacial de 19,5 x 19,5m e Swath de 113km- Resolução espacial de 19,5 x 19,5m e Swath de 113km

- Resolução temporal de 26 dias- Resolução temporal de 26 dias

IR-MSSIR-MSS – – InfraRed Multiespectral Scanner SubsystemInfraRed Multiespectral Scanner Subsystem

- Varredor Multiespectral Inflavermelho – CBERS-1 e 2- Varredor Multiespectral Inflavermelho – CBERS-1 e 2

- 4 bandas (VIS-IV; 2 IVM; IVT)- 4 bandas (VIS-IV; 2 IVM; IVT)

- Resolução espacial de 77,8 x 77,8 m e Swath de 120km- Resolução espacial de 77,8 x 77,8 m e Swath de 120km


Foto CBERS-2 no LIT/INPE

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WFIWFI – – Wide Field ImagerWide Field Imager

- Imageador com largo campo de visada – CBERS-1, 2 e 2B- Imageador com largo campo de visada – CBERS-1, 2 e 2B

- 2 Bandas (Vermelho e IVP) – Índice de Vegetação- 2 Bandas (Vermelho e IVP) – Índice de Vegetação

- Resolução espacial de 256 x 256m e Swath de890km- Resolução espacial de 256 x 256m e Swath de890km


HRCHRC – – High Resolution CâmeraHigh Resolution Câmera

- Câmera Pancromática de Alta resolução – CBERS 2B- Câmera Pancromática de Alta resolução – CBERS 2B

- Pâncromática – VIS + IVP (0,5 - Pâncromática – VIS + IVP (0,5 μμm a 0,8 m a 0,8 μμm)m)

- Resolução espacial de 2,7 x 2,7m e Swath de 27km- Resolução espacial de 2,7 x 2,7m e Swath de 27km

- Cinco ciclos de 26 dias para cobrir os 113km (CCD)- Cinco ciclos de 26 dias para cobrir os 113km (CCD)


CBERS-2B CBERS-2B Lançamento 19/09/2007 Lançamento 19/09/2007

Previstos Previstos CBERS-3 (2009) e CBERS-4 (2011) CBERS-3 (2009) e CBERS-4 (2011)

Região Bauru-SP (10/03/2007)Imagem CBERS-2b/CCD

4(R)2(G)3(B)

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MODIS MODIS ((MODerate-resolution Imaging SpectroradiometerMODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) )

Principal instrumento das plataformas Terra (1999) e Aqua (2002) Principal instrumento das plataformas Terra (1999) e Aqua (2002) Satélites do EOS ( Satélites do EOS (Earth Earth

Observation SystemObservation System)/NASA - Programa continuado de mudanças globais ()/NASA - Programa continuado de mudanças globais (Rudorff et al., 2007).Rudorff et al., 2007).

36 bandas espectrais - 0,436 bandas espectrais - 0,4μμm (azul) a 14,4m (azul) a 14,4μμm (IVT)m (IVT)

2 bandas (verm. e IVP) 2 bandas (verm. e IVP) 250m 250m

5 bandas (azul, verde, IVP, 2 IVM) 5 bandas (azul, verde, IVP, 2 IVM) 500m 500m

29 bandas (azul a IVT) 29 bandas (azul a IVT) 1km 1km

Permite varredura de 55Permite varredura de 55ºº para cada lado da órbita para cada lado da órbita 2.330km de faixa imageada. 2.330km de faixa imageada.

Cobertura global a cada 2 diasCobertura global a cada 2 dias

Imagem do imageamento em 1 dia

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O sensor MODIS está voltado para aplicações terrestres, oceânicas e atmosféricas, O sensor MODIS está voltado para aplicações terrestres, oceânicas e atmosféricas,

fornecendo 44 diferentes produtos, entre eles:fornecendo 44 diferentes produtos, entre eles:

MOD02 MOD02 Valores de radiância calibrada e georreferenciada Valores de radiância calibrada e georreferenciada

MOD09 MOD09 Refletância de superfície Refletância de superfície

MOD13 MOD13 Índices de vegetação (NDVI e EVI) Índices de vegetação (NDVI e EVI)

MOD15 MOD15 Índice de área foliar e fração de radiação fotossinteticamente ativa Índice de área foliar e fração de radiação fotossinteticamente ativa

MOD16 MOD16 Evapotranspiração Evapotranspiração

Imagem NDVI/MODIS Estado MT

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E O MELHOR:E O MELHOR:

As imagens destes satélites são disponibilizadas gratuitamente:As imagens destes satélites são disponibilizadas gratuitamente:

Landsat e CBERSLandsat e CBERS

MODIS MODIS http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome/ http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome/

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REFERÊNCIASREFERÊNCIAS

BRANDALIZE, M. C. B. Topografia. Notas de aula. Pontifícia Universidade Católica do Paraná, 2001. Disponível em:

<http://www.topografia.com.br/br/informacao/ download.asp>. Acesso em: 18 de abril de 2008.

CCRS. Canada Centre for Remote Sensing. Tutorial: Fundamentals of remote sensing. Disponível em:

<http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/fundam/ index_e.php>. Acesso em 21 de Nov. 2005.

NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento Remoto: Princípios e Aplicações. Ed. Edgard Blucher. 308p. 1992.

Epiphânio, J.C.N; Formaggio, A. R; Valeriano, M. M.; Oliveira, J.B. Comportamento espectral de solos do Estado de São Paulo. São

José dos Campos, SP: INPE. 1992. 132p. (INPE-5424-PRP/172).

FLORENZANO, T.G. Imagens de Satélite para Estudos Ambientais. São Paulo: ed. Oficina de Textos, 97p. 2002.

FREITAS, C. C.; SANT’ANA, S. J. S.; RENNÓ, C. D.; CORREIA, A. H. Utilização de imagens de radar de abertura sintética na

classificação de uso e ocupação do solo. Apostila de aula. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2003.

MOREIRA, M.A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e metodologias de aplicação. 2 ed. Viçosa: ed. UFV. 307p. 2003.

NOVO, E. M. L. M.; PONZONI, F. J. Introdução ao Sensoriamento Remoto. Apostila de aula. UNITAU. 2001. Disponível em:

<http://www.agro.unitau.br/sensor_remoto/apofla.pdf>. Acesso em 20 de julho 2008.

SOARES FILHO, B. S. Interpretação de imagens da Terra. Apostila de aula. Curso de especialização em Geoprocessamento. UFMG.

2000. Disponível em: <http://www.cgp.igc.ufmg.br/centrorecursos/ apostilas/intimagem.pdf>. Acesso em 12 de julho 2008.

ULABY, F.T.; MOORE, R.K.; FUNG, A . K. Microwave remote sensing: active and passive: Radar remote sensing and surface scattering

and emission theory. 2 ed. v. 2.Norwood, MA: Artech House, 1982. 1064p.

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Documents

1 – Introdução 2 – Princípios Físicos de Sensoriamento Remoto