Aplicações do

Sensoriamento

Remoto nos

estudos

ambientais

ACH – 1056 – Fundamentos de Cartografia

Profª. Drª. Mariana S. Domingues

Maio/2017

Foz do rio Doce em Linhares – ES , atingido pela lama de rejeitos de minérios da barragem de

Fundão de Mariana – MG (22/11/2015)

Conceito e história do sensoriamento remoto

Tipo de sensores remotos: sensores passivos e ativos

Imagens do sensoriamento remoto

Imagens coloridas

Interpretação de imagens

Aerofotogrametria

Obstáculos, Estereoscopia e Intrepretação de fotografias aéreas

Transformações ambientais

Fenômenos ambientais a serem monitorados

Imagens de fenômenos diversos

Aplicações do sensoriamento remoto

Conclusão

Introdução

É a tecnologia que permite obter imagens e outros tipos

de dados, da superfície terrestre, através da captação e

do registro da energia refletida ou emitida pela superfície.

Registro da energia ou radiação eletromagnética com a

finalidade de obtenção de dados e informações acerca da

constituição física da superfície terrestre ou dos

fenômenos que nela se manifestam.

Sensoriamento Remoto

A energia refletida ou emitida pela superfície terrestre e

captada por sensores eletrônicos é transformada em sinais

elétricos que são registrados e transmitidos para estações

de recepção na Terra.

Sensoriamento Remoto

(Fonte: Florenzano, 2002)

História do Sensoriamento Remoto

1860 – 1960: baseado em fotografias aéreas com

câmeras acopladas a pipas, balões, edifícios, torres e

estruturas altas

Elaboração de croquis de bairros e cidades e uso

militares com reconhecimento de territórios inimigos,

planejamento de movimentação das tropas,

comunicações e fins de espionagem.

Balão Intrepid, utilizado na Guerra Civil

americana (1862)

A partir de 1960: baseado em vários tipos de sensores:

fotografias orbitais, imagens de satélite, aerotransportados,

veículos aéreos não tripulados (VANT), entre outros

História do Sensoriamento Remoto

Sistema sensores:

1 – terrestres: espectro

radiômetros, máquinas

fotográficas

2 - sub-orbitais: balões,

aeronaves, drones

3 – orbitais: satélites

Sensores orbitais ativos: são independentes e possuem

fonte de energia ou radiação própria para obtenção da

imagem.

Não necessitam da radiação solar ou geotérmica para seu

funcionamento com ampla aplicação nas pesquisas

ambientais.

Sensores orbitais passivos: captam a energia refletida ou

emitida de um alvo que foi iluminado por uma fonte de

radiação externa, geralmente o sol, e a converte em sinais

digitais.

Importância para levantamentos de dados de inventário de

Planos de Manejo de Unidades de Conservação e

mapeamentos pedológicos, geológicos, geomorfológicos,

climatológicos, de uso da terra, entre outros.

Tipos de sensores remotos

LIDAR, que utilizam Laser Scanner, são aerotransportados

e criam dados altimétricos de grandes escalas.

Radar, que operam na frequência das micro-ondas de rádio

Ex. SRTM: Shuttle Radar Topography Mission.

Sensores ativos

Modelos Digital de Terreno e de Superfície

Tem maior diversidade de sensores disponíveis:

pancromáticos, multiespectrais, hiperespectrais, em

baixas, médias e altas resoluções espaciais.

Sensores passivos

Principais Satélites de Observação da Terra

Espectro eletromagnético: representa a distribuição

eletromagnética, por região, segundo o comprimento de onda

e frequência.

Os objetos da superfície terrestre, como a vegetação, água,

solos refletem, absorvem e transmitem radiação

eletromagnética em proporções que variam com o

comprimento de onda.

Imagens do sensoriamento remoto

Imagens do sensoriamento remoto

Curva espectral da vegetação, água e solos

Imagens coloridas As imagens obtidas por sensores eletrônicos são

produzidas em preto e branco.

Ao projetá-las sobre filtros coloridos azul, verde e

vermelho é possível gerar imagens coloridas.

A cor de um objeto vai depender da quantidade de

energia por ele refletida, da mistura das cores e da

associação das cores com a imagem.

Imagens coloridas

Imagem colorida de Ubatuba em diferentes bandas e composições

Elementos básicos de análise e

interpretação:

Tonalidade/cor

Textura

Tamanho

Forma

Sombra

Altura

Padrão

Localização

Interpretação de

imagens

Imagem de Ubatuba LANDSAT - 7

Definição de Aerofotogrametria

Técnica cartográfica, desenvolvida em 1903, que consiste na

utilização de registros fotográficos aéreos para a obtenção de

informações referentes a um determinado local do espaço

geográfico, com emprego da estereoscopia.

Aerofotogrametria

As primeiras imagens eram obtidas através da utilização de

aves ou pequenos balões.

Equipamento de Julius Neubronner, 1903

Brigada de Balões do Exército Americano – 1862

Com o tempo, a tecnologia foi se ampliando e os

aviões passaram a ser utilizados, sobretudo em

tempos de guerra, para reconhecimento de um

território ou espaço inimigo.

Aerofotogrametria

Atualmente, até mesmo os drones podem ser utilizados para

tal fim, fato que contribuiu bastante para a aplicação dessa

técnica mesmo com o uso atual dos sistemas de satélites

e SIGs em geral.

Aerofotogrametria

Os aviões ou helicópteros

utilizados pelo trabalho da

aerofotogrametria são chamados

de aeromapas

São utilizadas câmeras de alta resolução, com elevado nível de

precisão.

As escalas das imagens podem variar, podendo ser muito

grandes (1:1000) ou relativamente pequenas (1:35000), a

depender do tamanho da área a ser registrado e do nível de

detalhamento pretendido.

Essa técnica permite a produção de mapas e cartas topográficas,

pois fornece uma visão ampla e com escala adequada da

superfície terrestre.

Aerofotogrametria

Mapa digital do município de

Varginha- MG

no software AutoCAD 3D 2010

Fotointerpretação do Setor 06 do

Município de Varginha – MG

escala 1: 1000

As fases que compõem um trabalho aerofotogramétrico são:

Voo fotogramétrico

Laboratório Fotográfico,

Apoio básico e suplementar (Geodesia e topografia )

Restituição (Captação de dados Digitais)

Ortofoto

Edição, processamento de imagens (processamento dos

dados)

Produto final (arquivo digital e plotagens).

Aerofotogrametria

Essas fotografias costumam ser registradas totalmente na

vertical, mas também podem ser obtidas em linhas diagonais,

sobretudo para evidenciar as declividades e diferenciações na

altimetria do relevo terrestre.

Aerofotogrametria

Além de cópias das fotos e ampliações, as empresas podem

fornecer ao usuário produtos como o fotoíndice – que consiste na

montagem da cobertura, dispondo as fotos lado a lado, todas

numeradas.

Este produto permite ao usuário visualizar toda a área e verificar

em que fotografia se localiza um determinado detalhe.

Outro produto é o mosaico fotográfico, uma montagem artística

das fotos com preservação de detalhes. Com o mosaico, é

possível a representação de maiores áreas sem as quebras de

imagem decorrentes dos limites das fotos.

Aerofotogrametria

O voo

Na hora do orçamento são levados em conta os seguintes

fatores:

área total a ser fotografada

a escala do vôo

localização da área, se a área é de fácil ou difícil acesso, é perto ou

longe da sede da empresa.

as condições climáticas da região

Um voo pode ser realizado em poucos dias. Apesar disso pode

levar cerca de um mês, ou até mais em alguns casos

específicos

Obstáculos na aerofotogrametria

Interpretação das imagens: exigem perícia do intérprete

para reconhecer e diferenciar objetos, principalmente, porque

a forma destes (meio pelo qual se faz o reconhecimento)

pode ser alterada de acordo com a perspectiva da máquina

na hora do registro da imagem (fotografia) ou mesmo devido

as características de interação da radiação

eletromagnética com o alvo ou o conjunto observador-sensor.

Obstáculos na aerofotogrametria

Instabilidade do voo:

principalmente quando feito em

local onde venta constantemente.

Quando a aerofotogrametria é

feita com o intuito de mapear o

local, traça-se um plano de voo

de forma que as fotos sejam

tiradas “em faixas” que cobrirão,

paralelamente, todo o terreno.

Obstáculos na aerofotogrametria

Cada foto tirada em uma faixa de voo deve sobrepor-se a outra

em 25% lateralmente, e em 60% longitudinalmente. Se o

objetivo for a confecção de ortofotos (representação fotográfica

de um terreno com a mesma validade de uma carta) a

superposição longitudinal pode ser de 80%.

Recobrimento da fotografia aérea

Obstáculos na aerofotogrametria

Para isto, o ideal seria manter o voo em linha reta e a uma

altura constante, entretanto, isso nem sempre é possível

causando pequenas distorções nas fotos.

Obstáculos na aerofotogrametria

A fotografia aérea pode ser

ampliada em até 5 vezes de

sua escala original, tanto para

fins de mapeamento quanto

para trabalhos com as próprias

ampliações fotográficas –

desta forma, uma foto 23 x 23

cm ampliada chega às

dimensões de 1,15m x 1,15m ,

aproximadamente.

Recobrimento das fotos

Tipos de fotos

Estereoscopia

Visão estereoscópia: de modo simplificado refere-se ter visão em

três dimensões.

Par de fotografias com sobreposição de áreas e com diferente

perspectiva

Uso de lentes (estereoscópio).

Paralaxe = profundidade

É possível com o uso de

equipamentos medir

altitudes com boa

precisão

Estereoscópio de espelhos

Par de espelhos e de primas que permitem maior afastamento das

fotografias. Facilidade e agilidade para trabalhar

Os métodos geram um exagero de estereoscopia. Relevo

apresenta-se mais declivoso como na realidade.

Fotointerpretação

Detecção: diretamente relacionada com a visibilidade dos objetos

na fotografia, além do tipo de objeto, objetivos da interpretação,

escala da foto, qualidade da fotografia (resolução, nitidez,

contraste, etc) e do conhecimento do assunto por parte do

fotointérprete.

Fotointerpretação

Reconhecimento e identificação: Dizer o que é o

objeto ou alvo.

Delimitação e análise;

Fotointerpretação

Classificação: Esta fase subdivide-se em 3 fases:

descrição da área;

organização da área numa estrutura adequada às

investigações de campo;

codificação em convenções para a expressão das

informações.

Conclusão: Geração de mapas, cartas e relatórios.

Elementos de Reconhecimento Tonalidade =>características reflectivas do objeto dentro do

espectro registrado.

Textura => É a impressão visual da rugosidade, aspereza ou

suavidade, causada pela variação ou uniformidade dos tons de

cinza ou da cor

Elementos de Reconhecimento

Tamanho => Em 2D o tamanho de um objeto é definido pelas

dimensões de sua superfície.

Forma => Descreve a aparência externa ou a configuração de

um objeto, pois a vista apresentada, é uma vista superior.

Formas características de aspectos humanos e culturais são

geometricamente regulares, em contraposição às formas

naturais, irregulares e dispersas.

Elementos de Reconhecimento Sombra => É um elemento bastante importante para a

fotointerpretação, por fornecer uma impressão sobre a altura do

objeto, e por contribuir para a sua identificação.

Padrão=> Caracterizado pela união ou extensão das formas

visuais. A repetição de uma certa forma é uma característica de

muitas feições humanas e algumas naturais. Plantações de

laranjas, loteamentos, cidades, estruturas geológicas, sistema

de drenagem podem apresentar padrões retilíneos ou

organizados.

Elementos de Reconhecimento Densidade => Caracterizada pela frequência de ocorrência e

dependente da escala da foto. Para que a densidade seja mais

próxima do real, é conveniente expressá-la em unidades do

terreno.

Declividade=> Varia em intensidade. O ângulo de declive

determina o tipo de vertente, mergulhos de camadas,

superfícies e linhas inclinadas. Sua interpretação vai depender

muito da visão estereoscópica do intérprete.

Elementos de Reconhecimento Associação=> Subordinação genética e hierárquica à outros

elementos de tal forma que o reconhecimento de um confirma

ou indica o outro. Um exemplo disso seria que a existência de

mata galeria indica a possível existência de um curso d’água,

mesmo que este não seja visível.

Adjacência e Localização=> É a localização de um objeto em

relação ao ambiente que o cerca. Exemplo: as plantações de

flores são normalmente com plástico ou com estufas. Exemplo:

presença de dunas nas proximidades do litoral. .

Restituição RESTITUIÇÃO => reconstrução do terreno fotografado

na forma de um modelo tridimensional.

MEDIÇÕES, CURVAS DE NÍVEL E FOLHAS

TOPOGRÁFICAS.

GERAÇÃO DE MODELOS DE ELEVAÇÃO

(TOPOGRAFIA) BASEADO EM PARES

ESTEREOSCÓPICOS DE IMAGENS ORBITAIS

ÓTICAS

Ação antrópica: derrubada de matas, implantação de

pastagens e cultivos, construção de estradas, portos,

aeroportos, represas, poluição, retificação e

canalização de cursos d´água, implantação de

indústrias e áreas urbanas, etc.

Sensoriamento remoto: identificação dos usos dos

espaços terrestres, divisão de ambientes rurais e

urbanos e acompanhamento das transformações ao

longo do tempo.

Transformações ambientais

Fenômenos ambientais que

devem ser monitorados

Incêndios

Desmatamentos

Inundações

Deslizamentos

Erosões

Desertificação

Vulcanismo

Derretimento de geleiras e calotas polares

Desmatamento

Imagem de Satélite demonstrando o desmatamento em Marabá

(PA), 1984 – 2006.

Represa de Tarbela, Paquistão,

responsável pela relocação de

96.000 pessoas

Represas

Projeto Embrapa de integração entre lavoura – floresta –

pecuária em Tomé-Açu - PA

Cultivos e pastagens

Rio de Janeiro visto do satélite Pléiades

Expansão de áreas urbanas

Proliferação de algas tóxica no lago Erie em Toledo, Ohio

(EUA)

Poluição de cursos d´água

Deslizamento

Deslizamento mostra estrago na região serrana do Rio de

Janeiroa

Desertificação

Avanço do processo de deserticação no mar de Aral, no

Cazaquistão, imagens de 1989, 2003, 2009, respectivamente

Poluição: Ilhas de calor

Imagem tratada em preto e branco e infravermelho

Prospecção mineral e de petróleo

Cartografia e mapeamentos geomorfológico, pedológicos, geológicos, climáticos, entre outros

Planejamento e monitoramento de uso do solo

Distribuição espacial de fenômenos naturais e socioeconômicos

Avaliação de geopotencialidades territoriais

Manejo de pastagens, agricultura e florestas

Gestão da biodiversidade

Monitoramento de recursos hídricos

Controle de poluição ambiental

Ordenamento territorial em áreas rurais e urbanas

Planos de manejo de Unidades de Conservação

Planejamento de atividades ligadas ao Turismo e ecoturismo

Monitoramento e fiscalização ambiental

Aplicações do Sensoriamento Remoto

Conclusão

A análise e interpretação de imagens permite uma

associação da interação homem/meio de maneira dinâmica

Compreensão dos problemas ambientais nas dimensões do

espaço e tempo

Estudo dos processos de transformação e ocupação do

espaço, das mudanças e inovações tecnológicas ocorridas

ao longo do tempo

Promoção de ações táticas e estratégicas e elaboração de

políticas efetivas no planejamento territorial e na mitigação de

impactos

Estudo do espaço geográfico de forma integrada e

interdisciplinar buscando soluções para os problemas da

realidade socioambiental e, consequentemente, para o

exercício da cidadania.

Exercício

Buscar de fontes diversas de sensoriamento remoto em

mídia eletrônica e interativa (internet) e elencar os usos mais

apropriado entre elas ( ao menos 3).

Supondo-se um estudo de impacto ambiental, a construção

de uma hidrelétrica no rio Tapajós (PA), responder:

Quais imagens seriam as mais adequadas de utilizar? Por

quê?

Referências Bibliográficas CHRISTOFOLETTI, A. Modelagem de Sistemas Ambientais. São Paulo: ed.

Edgard Blücher, 1999.

FLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Editora Oficina de Textos, 2002.

NEPOMUCENO, P. L. M. Geoprocessamento nos mapeamentos de inventário dos Planos de Manejo de Unidades de Conservação paulistas: Avaliação dos casos do PETAR e da APA – VRT a partir da revisão integrada da literatura. Tese de doutorado do programa de pós graduação em Geografia Física – FFLCH –USP, 2016.

NOVO, E. M. L. de Morais. Sensoriamento Remoto, Princípios e Aplicações. São José dos Campos: ed. Edgard Blücher, 1988.

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ROSS, J.L.S. Geomorfologia – São Paulo: ed. Contexto, 2010

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VENTURI, L. A. B. (org). Geografia – Práticas de Campo, Laboratório e Sala de Aula. São Paulo: ed. Sarandi, 2011.