fonte de · energia radiante fluxo radiante ... os dados coletados são expressos em valores...

Fonte de Fonte de radiaradiaççãoão

TrajetTrajetóóriaria

INTERAINTERAÇÇÃOÃO

PRODUTOSPRODUTOS

TRATAMENTO

SISTEMADE

COLETA

SISTEMA

Produto finalAÇÕES

OS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR a REM SÃO

GENERICAMENTE DENOMINADOS RADIÔMETROS

Radio = radiação Metro = medida

Grandezas Radiométricas para tratar a energia

Energia radiante

Fluxo radiante Intensidade radiante

Energia incidenteRadiância

Irradiância Energia refletida

Exitância

De acordo com o objetivo os radiômetros recebem

diferentes denominações

* Radiômetros * Espectrorradiômetros

* Fotômetros

* Espectrofotômetros

* Sensores mais usados para os radiômetrosOrbitais e suborbitais

* RADARES

CLASSIFICAÇÃO

Quanto a fonte de Radiação• Passivos

Grande maioria

• Ativos Sistemas radares

Quanto ao sistema operacional• Não-imageadores

• Imageadores

CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES

NÃO-IMAGEADORES

Os dados coletados são expressos em valores numéricos que

podem ser expressos em gráficos ou tabelas

Forma gráfica Dados tabulados (simulados)

Vegetação

água

Reflectância da vegetação

TM2 TM3 TM4 MSS1 MSS2Parc. TM1

1 0.055 0.104 0.121 0.369 0.096 0.122

2 0.050 0.095 0.102 0.385 0.088 0.103

0.039 0.075 0.082 0.299 0.069 0.0833

CLASSIFICAÇÃOImageadoresOs dados radiométricos coletados são expressos em forma de

imagens

Não-fotográficosSistema Fotográfico

Imagem

Foto aérea

Orbital

AeronaveCampo

• Níveis de Coleta de dados radiométricos

NÍVEL DE CAMPO

A maioria são equipamentos são não-imageadores e são utilizados

na pesquisa básica.

Vantagens:

• Pequena distancia alvo-radiômetros.

• As medidas são controladas

• É possível estabelecer restrições no alvo para estudar as relações

biofísicas e espectrais.

Desvantagem:

São equipamentos para pequenas áreas

* Não-imageadores Não forma imagem. Muito empregados em Sen. Remoto no solo.

LAI -1000

LAI - 2000

IAF

APARSpectron SE - 590

SIMA

uplink downlink

SCD/CBERS/NOAA – ARGOS

uplinkuplink

downlink

downlink

Internet

Internet

INPE

Usuários

SIMA instalado na Baía Guanabara

NÍVEL SUBORBITAL

• SISTEMAS FOTOGRÁFICOS

* O sistema sensor mais antigo que existe

COM EXCEÇÃO DO SISTEMA VISUAL

* A imagem é formada por um fluxo contínuo da radiação refletida pelo objeto (analógico)

* A energia reage com haletos de prata, o filme

• OUTROS VIDEOGRAFIAS

SENSORES Não-fotográficos

• FOTOGRAFICOS

â

Câmera Métrica

Sistema Fotográficos* * COMO É FORMADA A FOTOGRAFIA?

Paisagem

SISTEMA FOTOGRÁFICO

Elemento de resolução (haletos)

Filme

Foto da paisagem

Área vista pelo sistemafotográfico

Revelação

negativo

Sistema de quadroA imagem é formada por quadro

• IMAGEADORES

* TIPO DE FILMES

Sensível ao azulOrtocromáticos (400 a 600 nm)

Pancromáticos (350 a 900 nm)

Infravermelho Raio X aplicação medicina e pesquisa

Preto & Branco

Normal Coloridos

Falsa cor até 900 nm

Falsa CorColorido Normal

• IMAGEADORES

Área da Foto aérea L = 23 cm = 0,23 m = 0,23 x 10-3 km L

30%

Para uma escala de 1:20.000 1/20.000L

Faixa no solo = esc. x L

= 20 x 103 . 0,23 x 10-3 = 4,6 kmÁrea = 4,6 km x 4,6 km = 21.16 km2

Área útil = 21,16 x 0,4 = 8,5 km2

Imagem Landsat = 185 x 185 km 34.220 km2

= 4.027 fotos A = 34.220 km2

8,5 km2

• IMAGEADORES Mosaico Escala diferente (restituição)Problemas: Número excessivo de fotos (vários fotointérpretes)

• NÍVEL ORBITAL

Sensores

Imagens

Satélites

Satélites

ÓrbitaO caminho percorrido pelo satélite em torno da Terra

* * ÓÓrbitarbita

Caminho percorrido pelo satélite em torno daTerra ou de outro astro celeste.

Órb. baixaPolarEquatorial- ascendente- descendente

GeoestacionáriaCinturão de clarke

Arthus C. Clarke

Orbital

SENSORES

Sensores são dispositivos capazes de detectar e registrar a radiação eletromagnética, em determinada

faixas do espectro eletromagnético e gerar informações

que possam ser transformada num produto passível de

interpretação.

• Importância Sensores faixa ampla

• Visão sinóptica AVHRR, WFI, MODIS

Sensores faixa média Largura da faixa imageada60 a 180 km

TM, CCD,HRV, etc

Sensores de faixa estreita

Ikonos 11 km

QuickBird 16,5 km

TransversalFrontal

• Tipo de varredura

TransversalEletro-óptico-mecânico M = motor

D1 D2E1 = espelhos

E2 = espelho côncavo

E3 = espelho filtro Ondas curtas Ondas longas

D1 e D2 = detetores

CN1 e CN2 = corpos negros

Ex. ETM+TMMSS, AVHRR / NOAA

Imageadores

FRONTAL - VARREDURA AO LONGO DA LINHA

silício

detetores

IFOV 1 IFOV nLargura da faixa

Push-broom

EX.: HRV DO SPOT

6000 detetores cada unidade

CCD DO CBERS

WFI do CBERS

• São sensores que operam na faixa espectral de 400 a 1100 nm

* Os quatro domínios de resolução

- Resolução espectral

- Resolução espacial ou geométrica

- Resolução Radiométrica

- Resolução Temporal

RAZÕES DE ENTENDER ISSO

SENSORES Imageadores* Resolução Espectral

Refere-se a largura de faixa que opera o sensor ou um detetor de um sistema sensor.

Quanto mais estreita for a banda espectral maior seráa resolução espectral do sensor

A

B

Faixa espectral intervalo

TM1 450 – 520 70TM2 520 – 600 80TM3 630 – 690 60TM4 760 – 900 140TM5 1.550 – 1.750 200TM6 10.400– 12.500 2.100TM7 2.080 – 2.350 270

20

400 600 1600 2500

ImageadoresMultiespectral

40R

EFLE

CTÂ

NC

IA (%

)

800

Água

60Vegetação Solo

400 600 1600800

Permite obter dados dos alvos em diferentes regiões do Espectro eletromagnético

TM – LANDSAT-5Carater multiespectral

solovegetavegetaççãoão

600 700 1400

VegetaVegetaççãoãovegetavegetaççãoão

TM3

TM4TM5

água

1650 nm

Conceito de imagem Hiperespectral

• RESOLUÇÃO GEOMÉTRICA OU ESPACIAL

Refere-se a menor área imageada por um dado sensor.

No sensor: refere-se ao IFOV (campo de visada instantâneo)

Na imagem: refere-se ao PIXEL

Por quê ?

É muito importante no momento de indicar o tipo de

Imagem e de qual sensor, em função dos talhões de cultivo.

Resolução Espacial Refere-se a área mínima no terreno “vista” pelo sistema

sensor dentro do campo de visada instantânea (IFOV)

30 m diâmetro

IFOV

PIXEL

30 m

30 m

Reflectância médiadentro do IFOV

Energia refletida

Resolução Espacial ou geométrica

Imageadores* RESOLUÇÃO ESPACIAL- Exemplo hipotético

3 0 m

Valores da radiância30 m

Pixel na imagemIFOV

Radiância média

Imagem colorida

Zoom – mostrando o pixel

reflorestamento

Áreas agrícolas

ampliação

Imagem banda ETM+ 3

Imageadores• Visualização real

FOTO AÉREA 10 x 10 metros

30 x 30 metros

Landsat – 30 m

Campos do Jordão

IKONOS – 4m

Imagem IKONOS

Área rural próximo a Campina, SP

Área rural próximo a Campina, SP

Baixa resoluçãoEspacial

Média resolução Espacial

Alta resoluçãoEspacial

• MODIS - Terra e Água• TM – LANDSAT IKONOS

• CCD – CBERS QuickBird

Sensores passivos

• AVHRR - NOAA

• WFI - CBERS • HRV - SPOT• VEGETATION – SPOT

250 m a 1000 m 80 m a 2,5 m 4m a 76 cm

Imageadores

* Resolução Radiométrica

Refere-se a capacidade que um dado sensor tem para discriminar, numa área imageada, alvos que apresentam pequenas diferenças na

Intensidade de radiação refletida e/ou emitida, para certas regiões do

espectro eletromagnético.

Sensibilidade radiométricaSensores orbitais

Discretização dos dados

Como vai escrever essa informação

Imageadores* Exemplos:

Taxa de amostragem 9,598 µs

Gravado bits

Radiação refletida

Sinal elétrico

ex. MSS 6 bits

Nível de Cinza

2 n = 2 6 = 64 NC

Sensor TM 8 bits256 NC

AVHRR (NOAA) 10 bits1.020 NC

Ikonos 11 bits 2040 NC

Imageadores

4 bits (16 NC) 8 bits (256 NC)

Imageadores

1 bit 2 bits 4bits 8 bits

Imageadores* RESOLUÇÃO TEMPORAL

Está relacionado com o tempo gasto para o

sensor voltar a imagear uma determinada área.

- É função de características orbitais,

da plataforma e do IFOV.

Ex: SPOT 26 dias LNDSAT- 7 14 dias NOAA 9 dias

Goes 30 min.

COMPARAÇÃO ENTRE DATAS

16/08/2001_ 453 16/04/2002_ 453

COMPARAÇÃO ENTRE DATAS

16/08/2001_ 453 16/04/2002_ 453

BrotasBrotas

Ibaté

São CarlosSão Carlos

Ribeirão Bonito

PerPerííodoodo--11

Landsat7 ETM+ 543 17/08/2002Landsat7 ETM+ 543 17/08/2002

Brotas

Ibaté

São Carlos

Ribeirão Bonito

PerPerííodoodo--22

Landsat7 ETM+ 543 25/02/2003Landsat7 ETM+ 543 25/02/2003

Brotas

Ibaté

São Carlos

Ribeirão Bonito

PerPerííodoodo--33

Landsat7 ETM+ 543 30/04/2003Landsat7 ETM+ 543 30/04/2003

Landsat7 TM 543 15/10/2003Landsat7 TM 543 15/10/2003

Brotas

Ibaté

São CarlosSão Carlos

Ribeirão Bonito

Período-4

Imageadores* Sensores ATIVOS

Radar (RAdio Detection And Ranging)

Operam nas faixas espectrais de rádio e microondas

Posição 1

Sinal enviado(fluxo de energia)

Sinal recebido

Posição 2

Tempo de retorno

Intensidade do sinal

superfície

BANDA Comprimento de onda (cm)

FrequênciaMHZ

Utilização mais comum

Ka 0,75 – 1,10 40000 – 26500 Comunicações

K 1,10 – 1,67 26500 – 18000 Comunicações

Ku 1,67 – 2,40 18000 – 12500 Comunicações e RADARES de espaço aéreo

X 2,40 – 3,75 12500 – 8000 RADARES de espaço aéreo e Sensoriamento remoto

C 3,75 – 7,50 8000 – 4000 Sensoriamento remoto

S 7,50 – 15 4000 – 2000 Transponder de satélites de comunicações

L 15 – 30 2000 – 1000 Sensoriamento remoto; VLBI*; GPS**

P 30 – 100 1000 – 300 Sensoriamento remoto

SENSORES ATIVOS

* RADARSAT

(PROGRAMA CANADENCE)

* PROGRAMA ERS

(PROGRAMA DA COMUNIDADE EUROPÉIA)

* RADARSAT

• Desenvolvido: Canadian Space Agency• Opera na banda C em 5,3 GHz

• Resolução espacial : de 9 a 100 m

Faixa imageada: de 50 a 500 km

• Principais aplicações:Impacto das atividades humanas sobre o meio ambiente

Monitoramento de fenômenos naturais

Jazida de ferro

Serra dos Carajás

PROGRAMA ERS

PROGRAMA ERS

* Desenvolvimento: ESA ( Agência Espacial Européia)

- Número de satélites: dois ERS-1 e 2

Data de lançamento: ERS-1 : 17 de julho de 1991

ERS-2: ano de 1994Objetivos:

- Aumentar os conhecimentos das zonas costeiras e dos processos globais dos oceanos.

- Estabelecer, desenvolver e explorar as aplicações de S.R. nasáreas costeiras, oceanos e gelo.

*Sensores a bordo

- Sensores de microondas (banda C 5,3 GHz)

- Um altimetro Radar ( banda Ku – 13,7 GHz)Medir altura das ondasVelocidade dos ventos na superfície oceânicaParâmetros relativos ao gelo

- Radiômetro do tipo ATSR

Temperatura de superfície do marTemperatura do topo das nuvensCobertura de nuvem.

- Sensor de microondas para aplicações em geodésiaTopografia do solo

Altimetria da Terra

Topografia dos oceanos

+ 85 m a –105 m

colunas1. Conceito de imagem1. Conceito de imagem

X

Y pixelpixeln

*linhas: largura de faixa

* Coluna : direção do vôo

identificação (X, Y e Z)

exemplo

linhas

ZZ Intensidade de cinza

12

1 2 m

Z

Pixel

coluna linhaVariação na intensidade

da energia refletida

MatrizMatriz

Linhas Colunas

Faixa 2

Faixa 1

Faixa 1Faixa 2

Formação da imagem

Largura de faixa

• Possuem uma ampla área imageada

185 km18

5 km

Área: 35.000 km2

Imagem do TM do Landsat -5

XX

YY

ZZ

30 m30 m

30mpixelpixel

(intensidade de reflectância)

Z Pixel

30 m30 m

APRESENTAÇÃO• IMAGEM EM PAPEL

• DIGITAL

• Imagem em papel

Vantagens:- Não necessita de aplicativos - Pode ser usada por pessoas sem conhecimento de geoprocessamento- Pode ser manuseada em qualquer local

Desvantagens:

- Escala fixa- É formada por três bandas somente- Necessita espaço físico grande para armazenamento- Sofre deformações de manuseio

• Imagem digital

Vantagens:

- Fácil armazenamento

- São fornecidas as imagens de todas as bandas

- Permite trabalhar em diferentes escalas

Desvantagens:

- Exige conhecimento de geoprocessamento

- Exige investimento em equipamentos computacionais

- Permite gerar imagem de diferentes combinações de bandas