apostila sensoriamento remoto - inpe

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-1 C A P Í T U L O 1 F U N D A M E N T O S D E S E N S O R I A M E N T O R E M O T O E l i s a b e t e C a r i a d e M o r a e s 1 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE 1 e.mail : [email protected]

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Page 1: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE E.C.MORAES 1-1

C A P Í T U L O 1

F U N D A M E N T O S D E

S E N S O R I A M E N T O R E M O T O

E l i s a b e t e C a r i a d e M o r a e s 1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-2

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-3

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... 1-5

1. FUNDAMENTOS DE SENSORIAMENTO REMOTO ............................... 1-7

1.1 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA ........................................................ 1-7

1.2 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ....................................................... 1-9

1.3 ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA ............................................................ 1-12

1.4 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE OBJETOS NATURAIS .......... 1-15

1.5 SISTEMA SENSOR ............................................................................... 1-18

1.6 NÍVEIS DE COLETAS DE DADOS ....................................................... 1-21

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 1-22

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LISTA DE FIGURAS 1 – COMPRIMENTOS DE ONDA .................................................................. 1-8

2 – O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ................................................... 1-10

3 – CURVAS DE DISTRIBUIÇÃO ESPECTRAL DA ENERGIA SOLAR NA ATMOSFERA ......................................................................................... 1-13

4 – TRANSMITÂNCIA ESPECTRAL DA ATMOSFERA ............................. 1-14

5 – INTERAÇÃO DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA COM O OBJETO 1-16

6 – NIVEIS DE COLETAS DE DADOS ........................................................ 1-21

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1. FUNDAMENTOS DE SENSORIAMENTO REMOTO

O Sensoriamento Remoto pode ser entendido como um conjunto de atividades

que permite a obtenção de informações dos objetos que compõem a superfície

terrestre sem a necessidade de contato direto com os mesmos. Estas

atividades envolvem a detecção, aquisição e análise (interpretação e extração

de informações) da energia eletromagnética emitida ou refletida pelos objetos

terrestres e registradas por sensores remotos. A energia eletromagnética

utilizada na obtenção dos dados por sensoriamento remoto é também

denominada de radiação eletromagnética.

A quantidade e qualidade da energia eletromagnética refletida e emitida pelos

objetos terrestres resulta das interações entre a energia eletromagnética e

estes objetos. Essas interações são determinadas pelas propriedades físico-

químicas e biológicas desses objetos e podem ser identificadas nas imagens e

nos dados de sensores remotos. Portanto, a energia eletromagnética refletida e

emitida pelos objetos terrestres é a base de dados para todo o processo de sua

identificação, pois ela permite quantificar a energia espectral refletida e/ou

emitida por estes, e assim avaliar suas principais características. Logo os

sensores remotos são ferramentas indispensáveis para a realização de

inventários, de mapeamento e de monitoramento de recursos naturais.

1.1 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA.

A energia eletromagnética é emitida por qualquer corpo que possua

temperatura acima de zero grau absoluto (0 Kelvin). Desta maneira, todo corpo

com uma temperatura absoluta acima de zero pode ser considerado como uma

fonte de energia eletromagnética.

O Sol e a Terra são as duas principais fontes naturais de energia

eletromagnética utilizadas no sensoriamento remoto da superfície terrestre. A

energia eletromagnética não precisa de um meio material para se propagar,

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-8

sendo definida como uma energia que se move na forma de ondas

eletromagnéticas à velocidade da luz ( sKmc 000.300= , onde ”c” é a velocidade

da luz.).

A distância entre dois pontos semelhantes, como mostra a Figura 1, define o

comprimento de onda e, o número de ondas que passa por um ponto do

espaço num determinado intervalo de tempo, define a freqüência da radiação

eletromagnética.

Fig. 1 – Comprimento de onda

Dado que a velocidade de propagação das ondas eletromagnética é

diretamente proporcional à sua freqüência e comprimento de onda, esta pode

ser expressa por:

λ⋅= fc (1)

onde:

c = velocidade da luz (m/s)

f = freqüência (ciclo/s ou Hz)

λ = comprimento de onda (m)

A quantidade de energia (Q) emitida, transferida ou recebida na forma de

energia eletromagnética, está associada a cada comprimento de onda ou

freqüência e é definida por:

λhfhQ =⋅= (2)

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onde h é a constante de Planck (6,625 10-34 joule segundo (J.s)) e a unidade

que quantifica esta energia é dada em Joule (J). Através desta equação

verifica-se que quanto maior a quantidade de energia maior será a freqüência

ou menor será o comprimento de onda a ela associada e vice-versa.

Devido a ordem de grandeza destas variáveis é comum utilizar unidades

submúltiplas do metro (micrometro: 1 µm = 10-6 m, nanometro: 1 nm = 10-9 m)

para comprimento de onda e múltiplas do Hertz (quilohertz: 1 kHz = 103 Hz,

megahertz: 1 mHz = 106 Hz) para freqüência.

1.2 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

A energia eletromagnética pode ser ordenada de maneira contínua em função

de seu comprimento de onda ou de sua freqüência, sendo esta disposição

denominada de espectro eletromagnético. Este apresenta subdivisões de

acordo com as características de cada região. Cada subdivisão é função do

tipo de processo físico que dá origem a energia eletromagnética, do tipo de

interação que ocorre entre a radiação e o objeto sobre o qual esta incide, e da

transparência da atmosfera em relação à radiação eletromagnética. O espectro

eletromagnético se estende desde comprimentos de onda muito curtos

associados aos raios cósmicos, até as ondas de rádio de baixa freqüência e

grandes comprimentos de onda, como mostra a Figura 2.

A medida que se avança para a direita do espectro eletromagnético as ondas

apresentam maiores comprimentos de onda e menores freqüências. A faixa

espectral mais utilizada em sensoriamento remoto estende-se de 0,3 µm a

15 µm, embora a faixa de microondas também é utilizada.

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.... Nuvem

Fig. 2 - O espectro eletromagnético.

Podem-se observar na Figura 2 a existência das seguintes regiões:

Radiação Gama: é emitida por materiais radioativo e, por ser muito penetrante

(alta energia), tem aplicações em medicina (radioterapia) e em processos

industriais (radiografia industrial).

Raio X: é produzido através do freamento de elétrons de grande energia

eletromagnética. Seu médio poder de penetração o torna adequado para uso

médico (raio X) e industrial (técnicas de controle industrial).

Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol, sendo emitida

na faixa de 0,003 µm até aproximadamente 0,38µm. Seu poder de penetração

a torna nociva aos seres vivos, porém esta energia eletromagnética é

praticamente toda absorvida pela camada de ozônio atmosférico.

Visível (LUZ): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que podem ser

detectadas pelo sistema visual humano. A sensação de cor que é produzida

pela luz está associada a diferentes comprimentos de ondas. As cores estão

associadas aos seguintes intervalos espectrais.

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-11

violeta: 0,38 a 0,45 µm

azul: 0,45 a 0,49 µm

verde: 0,49 a 0,58 µm

amarelo: 0,58 a 0,6 µm

laranja: 0,6 a 0,62 µm

vermelho: 0,62 a 0,70 µm

Infravermelho (IV): é a região do espectro que se estende de 0,7 a 1000 µm e

costuma ser dividida em três sub-regiões:

IV próximo: 0,7 a 1,3 µm

IV médio: 1,3 a 6 µm

IV distante: 6 a 1000 µm

A energia eletromagnética no intervalo espectral correspondente ao

infravermelho próximo é encontrada no fluxo solar ou mesmo em fontes

convencionais de iluminação (lâmpadas incandescentes), enquanto as

energias eletromagnéticas correspondentes ao intervalo espectral do

infravermelho médio e distante (também denominadas de radiação termal) são

provenientes da emissão eletromagnética de objetos terrestres.

Microondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por sistemas

eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região do espectro de 1mm até

cerca de 1m, o que corresponde ao intervalo de freqüência de 300GHz a

300MHz. Os feixes de microondas são emitidos e detectados pelos sistemas

de radar (radio detection and ranging).

Radio: é o conjunto de energias de freqüência menor que 300MHz

(comprimento de onda maior que 1m). Estas ondas são utilizadas

principalmente em telecomunicações e radiodifusão.

Algumas regiões do espectro eletromagnético têm denominações que indicam

alguma propriedade especial, como por exemplo:

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-12

Espectro óptico: refere-se à região do espectro eletromagnético que

compreende as energias que podem ser coletadas por sistemas ópticos

(ultravioleta, visível e infravermelho).

Espectro solar: refere-se à região espectral que compreende os tipos de

energia emitidas pelo Sol. Cerca de 99% da energia solar que atinge a Terra

encontra-se concentrada na faixa de 0,28 a 4 µm.

Espectro visível: refere-se ao conjunto das energias eletromagnéticas

percebido pelo sistema visual humano, também denominado de luz.

Espectro termal: refere-se ao conjunto das energias eletromagnéticas emitidas

pelos objetos terrestres e encontra-se nos intervalos espectrais correspondente

ao infravermelho médio e distante.

Quando consideramos o Sol como fonte de energia eletromagnética (ou fonte

de iluminação) os sensores detectam a energia refletida pelos objetos

terrestres, portanto o sensoriamento remoto é realizado na faixa do espectro

solar. Quando a Terra atua como fonte de energia eletromagnética os sensores

detectam a energia emitida pelos corpos terrestres, portanto o sensoriamento

remoto é realizado na faixa do espectro termal. Esta distinção torna possível o

tratamento separado desses dois tipos de energia eletromagnética, facilitando

a análise da energia radiante.

1.3 ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA

A energia eletromagnética ao atravessar atmosfera terrestre pode ser

absorvida, refletida e espalhada. Os gases presentes na atmosfera apresentam

capacidade de absorção muito variáveis em relação ao comprimento de onda

da energia solar incidente no sistema terra-atmosfera e da energia emitida pela

superfície terrestre. Existem regiões do espectro eletromagnético para os quais

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a atmosfera absorve muito da energia incidente no topo da atmosfera, às vezes

não deixando chegar quase nada de energia na superfície terrestre. Esta

interação da energia com a atmosfera pode ser comparada com uma cortina

que age como um filtro e, dependendo de seu tecido, atenua ou até mesmo

impede a passagem da luz. Neste caso os diferentes tipos de tecidos da cortina

poderia ser comparado com os diferentes gases existentes na atmosfera

terrestre, os quais atenuam a energia eletromagnética diferentemente.

A Figura 3 mostra a distribuição do espectro de energia eletromagnética do Sol

no topo da atmosfera e na superfície terrestre observada ao nível do mar. As

áreas sombreadas representam as absorções devido aos diversos gases

presentes numa atmosfera limpa. Os principais gases absorvedores da

radiação eletromagnética são vapor d’água (H2O), oxigênio (O2), ozônio (O3) e

gás carbônico (CO2). Os gases CO, CH4, NO e N2O ocorrem em pequenas

quantidades e também exibem espectros de absorção.

Fig. 3 - Curvas da distribuição espectral da energia solar na

atmosfera/superfície terrestre.

Energia solar incidente no topo da atmosfera

Energia solar incidente na superfície terrestre

)

E n e g i a I n c i d e n t e o

A

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Cerca de 70% da energia solar está concentrada na faixa espectral

compreendida entre 0,3 e 0,7 µm e como a atmosfera absorve muito pouco

nesta região, grande parte da energia solar atinge a superfície da Terra.

Também existem regiões no espectro eletromagnético para os quais a

atmosfera é opaca (absorve toda a energia eletromagnética). Na região do

ultravioleta e visível, o principal gás absorvedor da energia eletromagnética

solar é o ozônio (O3), o qual protege a terra dos raios ultravioletas que são

letais a vida vegetal e animal. Na região do infravermelho os principais gases

absorvedores são o vapor d’água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2)

Existem regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera quase não

afeta a energia eletromagnética, isto é, a atmosfera é transparente à energia

eletromagnética proveniente do Sol ou da superfície terrestre. Estas regiões

são conhecidas como janelas atmosféricas. Nestas regiões são colocados os

detectores de energia eletromagnética, e portanto onde é realizado o

sensoriamento remoto dos objetos terrestres. A Figura 4 apresenta as janelas

atmosféricas e as regiões afetadas pelos principais gases atmosféricos.

Fig. 4 – Transmitância espectral da atmosfera

A atmosfera quase não absorve a energia eletromagnética emitida pelos

objetos que compõem a superfície terrestre, com exceção de uma pequena

Comprimento de onda ( µm)

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banda de absorção do ozônio, centrada em 9,6 µm. Nesta janela atmosférica o

sistema terra-atmosfera perde energia para o espaço mantendo assim o

equilíbrio térmico do planeta. Essas considerações são válidas para a

atmosfera limpa, pois tanto nuvens como poluentes tendem a absorver a

energia eletromagnética. As nuvens absorvem toda a energia na região do

infravermelho, e emitem radiação eletromagnética proporcionalmente a sua

temperatura. Acima de 14 µm a atmosfera é quase que totalmente opaca à

energia eletromagnética, ou seja, absorve toda a energia eletromagnética com

comprimentos de onda acima deste valor.

As interações da energia eletromagnética com os constituintes atmosféricos

influenciam a caracterização da energia solar e terrestre disponíveis para o

sensoriamento remoto de recursos naturais. A energia eletromagnética ao

atingir a atmosfera é por esta espalhada, e parte desta energia espalhada

retorna para o espaço, vindo a contaminar a energia refletida ou emitida pela

superfície e que é detectada pelos sensores orbitais.

1.4 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE OBJETOS NATURAIS

O fluxo de energia eletromagnética ao atingir um objeto (energia incidente)

sofre interações com o material que o compõe, sendo parcialmente refletido,

absorvido e transmitido pelo objeto, como pode ser visto na Figura 5.

A absorção, reflexão e transmissão da energia incidente poder ser total ou

parcial, guardando sempre o princípio de conservação de energia. A

capacidade de um objeto absorver, refletir e transmitir a radiação

eletromagnética é denominada, respectivamente, de absortância, reflectância e

transmitância, sendo que os valores variam entre 0 e 1.

O comportamento espectral de um objeto pode ser definido como sendo o

conjunto dos valores sucessivos da reflectância do objeto ao longo do espectro

eletromagnético, também conhecido como a assinatura espectral do objeto. A

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assinatura espectral do objeto define as feições deste, sendo que a forma, a

intensidade e a localização de cada banda de absorção é que caracteriza o

objeto.

COMPRIMENTO DE ONDA

IR R G B

B G R IR

Fig. 5 - Interação da energia eletromagnética com o objeto.

Os objetos interagem de maneira diferenciada espectralmente com a energia

eletromagnética incidente, pois os objetos apresentam diferentes propriedades

físico-químicas e biológicas. Estas diferentes interações é que possibilitam a

distinção e o reconhecimento dos diversos objetos terrestres sensoriados

remotamente, pois são reconhecidos devido a variação da porcentagem de

energia refletida em cada comprimento de onda. A Figura 2 apresenta os

espectros de reflectância de alguns objetos bastante freqüentes nas imagens

de sensoriamento remoto como, água, solo, areia, vegetação e nuvens.

O conhecimento do comportamento espectral dos objetos terrestres é muito

importante para a escolha da região do espectro sobre a qual pretende-se

adquirir dados para determinada aplicação. As características básicas

observadas no comportamento espectral destes objetos são:

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-17

- A vegetação sadia apresenta alta absorção da energia eletromagnética na

região do espectro visível, que é capturada pela clorofila para a realização da

fotossíntese. Dentro do espectro visível a absorção é mais fraca na região que

caracteriza a coloração da vegetação. A alta reflectância no infravermelho

próximo (até 1,3µm) é devido a estrutura celular, sendo que a partir deste

comprimento de onda é o conteúdo de água na vegetação quem modula as

bandas de absorção presentes no comportamento espectral desta.

- O comportamento espectral de rochas é resultante dos espectros individuais

dos minerais que as compõem. Os minerais apresentam características

decorrentes de suas bandas de absorção. Portanto a absorção é o principal

fator que controla o comportamento espectral das rochas.

- O comportamento espectral dos solos é também dominado pelas bandas de

absorção de seus constituintes. As combinações e arranjos dos materiais

constituintes dos solos é que define o seu comportamento espectral, sendo que

os principais fatores são a constituição mineral, a matéria orgânica, a umidade

e a granulometria (textura e estrutura) deste.

- A água pode-se apresentar na natureza em três estados físicos, os quais

apresentam comportamento espectral totalmente distintos. O comportamento

espectral da água líquida pura apresenta baixa reflectância (menor do que

10%) na faixa compreendida entre 0,38 e 0,7µm e máxima absorção acima de

0,7µm. O comportamento espectral de corpos d’água é modulado

principalmente pelos processos de absorção e espalhamento produzidos por

materiais dissolvidos e em suspensão neles, pois é verificado que a presença

de matéria orgânica dissolvida em corpos d’água desloca o máximo de

reflectância espectral para o verde-amarelo, enquanto que a presença de

matéria inorgânica em suspensão resulta num deslocamento em direção ao

vermelho.

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- O comportamento espectral de nuvens apresenta elevada reflectância (em

torno de 70%), em todo o espectro óptico com destacadas bandas de absorção

em 1, 1,3 e 2µm.

Com o intuito de melhor interpretar as imagens de satélites, muitos

pesquisadores têm se dedicado a pesquisa fundamental, ou seja, a obtenção e

a análise de medidas da reflectância dos objetos terrestres em experimento de

campo e de laboratório, os quais possibilitam uma melhor compreensão das

relações existentes entre o comportamento espectral dos objetos e as suas

propriedades.

1.5 SISTEMA SENSOR

Os sensores remotos são dispositivos capazes de detectar a energia

eletromagnética (em determinadas faixas do espectro eletromagnético)

proveniente de um objeto, transformá-las em um sinal elétrico e registrá-las, de

tal forma que este possa ser armazenado ou transmitido em tempo real para

posteriormente ser convertido em informações que descrevem as feições dos

objetos que compõem a superfície terrestre. As variações de energia

eletromagnética da área observada podem ser coletadas por sistemas

sensores imageadores ou não-imageadores.

Os sistemas imageadores fornecem como produto uma imagem da área

observada, como por exemplo temos os “scaners” e as câmaras fotográficas,

enquanto que os sistemas não-imageadores, também denominados

radiômetros ou espectroradiômetros, apresentam o resultado em forma de

dígitos ou gráficos.

Os sistemas sensores também podem ser classificados como ativos e

passivos. Os sensores passivos não possuem fonte própria de energia

eletromagnética, como por exemplo os sensores do satélite Landsat 5, os

radiômetros e espectroradiômetros. Os sensores ativos possuem uma fonte

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-19

própria de energia eletromagnética. Eles emitem energia eletromagnética para

os objetos terrestres a serem imageados e detectam parte desta energia que é

refletida por estes na direção deste sensores. Como exemplo podemos citar o

radar e qualquer câmara fotográfica com flash. Os sistemas fotográficos foram

os primeiros equipamentos a serem desenvolvidos e utilizados para o

sensoriamento remoto de objetos terrestres

As principais partes de um sensor são:

a) coletor: é um componente óptico capaz de concentrar o fluxo de energia

proveniente da amostra no detetor;

b) filtro: é o componente responsável pela seleção da faixa espectral da

energia a ser medida;

c) detetor: é um componente de pequenas dimensões feito de um material

cujas propriedades elétricas variam ao absorver o fluxo de energia, produzindo

um sinal elétrico.

d) processador: é um componente responsável pela amplificação do fraco sinal

gerado pelo detetor e pela digitalização do sinal elétrico produzido pelo

detector; e

e) unidade de saída: é um componente capaz de registrar os sinais elétricos

captados pelo detector para posterior extração de informações.

A qualidade de um sensor geralmente é especificada pela sua capacidade de

obter medidas detalhadas da energia eletromagnética. As características dos

sensores estão relacionadas com a resolução espacial, espectral e

radiométrica.

A resolução espacial representa a capacidade do sensor distinguir objetos. Ela

indica o tamanho do menor elemento da superfície individualizado pelo sensor.

A resolução espacial depende principalmente do detector, da altura do

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DSR/INPE E.C.MORAES 1-20

posicionamento do sensor em relação ao objeto. Para um dado nível de

posicionamento do sensor, quanto menor for a resolução geométrica deste

maior será o grau de distinção entre objetos próximos. Por exemplo, o sistema

sensor do Thematic Mapper (TM) do Landsat 5 possui uma resolução espacial

de 30 metros.

A resolução espectral refere-se à largura espectral em que opera o sensor.

Portanto, ela define o intervalo espectral no qual são realizadas as medidas, e

consequentemente a composição espectral do fluxo de energia que atinge o

detetor. Quanto maior for o número de medidas num determinado intervalo de

comprimento de onda melhor será a resolução espectral da coleta. Por

exemplo, o Landsat 5 possui os sensores TM e Multispectral Scanning System

(MSS). O sensor TM apresenta algumas bandas espectrais mais estreitas do

que o sensor MSS, portanto nestas bandas o TM apresenta melhor resolução

espectral do que o MSS.

A resolução radiométrica define a eficiência do sistema em detectar pequenos

sinais, ou seja, refere-se à maior ou menor capacidade do sistema sensor em

detectar e registrar diferenças na energia refletida e/ou emitida pelos elementos

que compõe a cena (rochas, solos, vegetações, águas, etc). Por exemplo, o

sistema sensor TM do Landsat 5 distingue até 256 tons distintos de sinais

representando-os em 256 níveis de cinza.

Uma outra qualidade importante é a resolução temporal do sensor, que está

relacionada com a repetitividade com que o sistema sensor pode adquirir

informações referentes ao objeto. Por exemplo, os sensores do Landsat 5

possuem uma repetitividade de 16 dias.

Para melhor interpretar os sinais coletados faz-se necessário o conhecimento

das condições experimentais como: fonte de radiação, efeitos atmosféricos,

características do sensor, geometria de aquisição de dados, tipo de

processamento e estado do objeto.

Page 21: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE E.C.MORAES 1-21

1.6 NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Os sistemas sensores podem ser mantidos no nível orbital (satélites) ou

suborbital (acoplados em aeronaves ou mantidos ao nível do solo), como pode

ser visualizado na Figura 6.

Ao nível do solo é realizada a aquisição de dados em campo ou em laboratório

onde as medidas são obtidas utilizando-se radiômetros ou

espectroradiômetros.

Solo

Aeronave

Balões

Satélites

Níveis de Coleta de dados

BarcoBóias

Fig. 6 – Níveis de Coleta de Dados

Fonte : Moreira (2001)

Ao nível de aeronaves os dados de sensoriamento remoto podem ser

adquiridos por sistemas sensores de varredura óptico-eletrônico, sistemas

fotográficos ou radar, e a resolução espacial destes dados dependerá da altura

do vôo no momento do aerolevantamento.

Page 22: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE E.C.MORAES 1-22

A obtenção de dados no nível orbital é realizada através de sistemas sensores

a bordo de satélites artificiais. O sensoriamento remoto neste nível permite a

repetitividade das informações, bem como um melhor monitoramento dos

recursos naturais para grandes áreas da superfície terrestre.

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Moreira, M. A. Fundamentos do sensoriamento remoto e metodologias de

aplicação. São José dos Campos, 2001. Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais (INPE). 208p.

Novo, E. M. L. M. Sensoriamento Remoto: princípios e aplicações. São Paulo.

ed. : Edgard Blücher, 1989, 308p.

Steffen, A. C., Moraes, E. C. Introdução à radiometria. In: Simpósio Brasileiro

de Sensoriamento Remoto, VII. Curitiba, 10-14. Maio, 1993. Tutorial São

José dos Campos. INPE, 1993. 7p.

Steffen, A. C., Moraes, E. C., Gama, F. F. Radiometria óptica espectral. In:

Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, VIII. Salvador, 14-19. Abr.,

1996. Tutorial São José dos Campos. INPE, 1996. 43p.

Page 23: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-1 J.C.N.EPIPHANIO

C A P Í T U L O 2

S A T É L I T E S D E S E N S O R I A M E N T O

R E M O T O

J o s é C a r l o s N e v e s E p i p h a n i o 1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS - INPE

1 E-mail: [email protected]

Page 24: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-2 J.C.N.EPIPHANIO

Page 25: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-3 J.C.N.EPIPHANIO

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... 2-5

LISTA DE TABELAS ..................................................................................... 2-7

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 2-9

2. CARACTERÍSTICAS ORBITAIS DOS SATÉLITES ................................ 2-10

2.1 ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA .......................................................... 2-11

2.2 ÓRBITA BAIXA .................................................................................. 2-11

3. PROGRAMA LANDSAT ....................................................................... 2-13

4. PROGRAMA SPOT .............................................................................. 2-19

5. PROGRAMA BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO ........... 2-25

6. SATÉLITES NOAA ............................................................................... 2-29

7. PROGRAMA EOS (EARTH OBSERVING SYSTEM) ........................... 2-30

8. PROGRAMAS DE RADAR ................................................................... 2-32

9. REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ....................... 2-35

Page 26: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-4 J.C.N.EPIPHANIO

Page 27: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-5 J.C.N.EPIPHANIO

LISTA DE FIGURAS

1 – SATÉLITE CBERS E SEUS COMPONENTES. ..................................... 2-27

Page 28: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-6 J.C.N.EPIPHANIO

Page 29: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-7 J.C.N.EPIPHANIO

LISTA DE TABELAS 1 – PROGRAMA LANDSAT......................................................................... 2-15

2 - PARÂMETROS DO ETM+/LANDSAT-7 ................................................. 2-16

3 - BANDAS ESPECTRAIS DO ETM+/LANDSAT-7.................................... 2-16

4 - SENSORES DO SPOT-4......................................................................... 2-21

5 - CÂMERA CCD DO CBERS..................................................................... 2-26

6 - CARACTERÍSTICAS DO AVHRR-3/NOAA-K, L E M............................. 2-30

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1. INTRODUÇÃO

Para que haja o sensoriamento remoto é necessário que haja uma “medição”, à

distância, das propriedades dos objetos ou alvos. As principais propriedades

“primárias” dos alvos que são medidas1 pelos sensores remotos são a

capacidade de reflexão e de emissão de energia eletromagnética. Essas

propriedades primárias podem ser usadas diretamente, de uma forma “bruta”,

através de uma imagem de um sensor remoto. Essa é a forma mais comum de

uso dos produtos de sensoriamento remoto, pois são as imagens na forma

como as conhecemos. Por exemplo, um objeto tortuoso e de baixa reflexão

(escuro) numa certa imagem traduz-se a nós como sendo um rio. Porém,

aquelas propriedades primárias podem sofrer transformações e permitir-nos

fazer inferências sobre características secundárias dos alvos. Por exemplo,

quando uma imagem de um sensor remoto entra num modelo que a relaciona

com a fotossíntese da vegetação, gera-se um novo produto, ou uma nova

imagem que, agora, passa a representar uma propriedade do alvo que não foi

medida diretamente pelo sensor remoto. No caso do rio, se houver uma

equação ou um modelo que permita um relacionamento entre reflectância

medida por satélite e quantidade de sedimentos num meio aquático, pode-se

gerar uma imagem secundária que expressa a quantidade de sedimentos.

De qualquer modo que se veja um produto de sensoriamento remoto, seja ele

primário ou secundário, há sempre a necessidade de que a propriedade de

reflexão ou emissão do alvo seja medida, mensurada, por um sensor remoto.

Os sensores remotos fazem parte do que se denomina “sistemas de

sensoriamento remoto”. Os chamados “sistemas de sensoriamento remoto” são

os veículos e instrumentos necessários à coleta de dados para serem

analisados pela comunidade científica e de usuários em geral. E há uma

estreita associação entre sensoriamento remoto e satélites artificiais. É que,

embora outros sistemas façam parte do sensoriamento remoto, como os

radiômetros de campo e de laboratório, e os sensores fotográficos e outros

1 Comentário: Página: 9 fazer análise de “medida” em relação a uma régua, sem padronização. Isto é, um sensor faz uma medida sem escala padronizada, a princípio; portanto, é preciso, posteriormente, que haja

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DSR/INPE 2-10 J.C.N.EPIPHANIO

uma calibração em relação a um padrão para que se tenha uma medida precisa da propriedade do alvo.

sistemas que operam em aeronaves, são os satélites que, a cada dia, mais e

mais se tornam os instrumentos quotidianos dos profissionais de

sensoriamento remoto. Assim, é necessário que haja um conhecimento dos

principais satélites e de suas características.

Os satélites são veículos colocados em órbita da Terra e que promovem

continuamente a aquisição de dados relacionados às propriedades primárias

dos objetos. Por estarem a grandes altitudes (tipicamente entre 600 e 1.000

km) têm a capacidade de abranger em seu campo de visada uma grande

porção de superfície terrestre. Ao mesmo tempo, como têm que orbitar ao

redor da Terra, promovem uma cobertura que se repete ao longo do tempo,

permitindo o acompanhamento da evolução das propriedades de reflexão ou

emissão dos objetos e fenômenos.

Neste capítulo são abordados os principais satélites em operação e,

particularmente, aqueles voltados para o sensoriamento remoto da superfície

terrestre com ênfase naqueles mais utilizados no Brasil. Assim, são descritos

os sistemas Landsat, SPOT, NOAA, Terra, Radarsat e ERS (todos programas

internacionais) e o CBERS e o SSR/MECB (do Brasil). Porém, antes de

descrever os sistemas propriamente ditos, é feita uma introdução sobre órbitas

e outros aspectos dos satélites, cujos princípios aplicam-se a todos os

sistemas.

2. CARACTERÍSTICAS ORBITAIS DOS SATÉLITES

Os satélites podem apresentar uma grande variação quanto ao padrão orbital

em relação à Terra. Os que mais interessam para o sensoriamento remoto

enquadram-se em duas grandes categorias: os de órbita baixa e os de órbita

alta. Estes últimos são os geoestacionários e têm sua maior aplicação no

campo da meteorologia, sendo apenas marginal sua aplicação em

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DSR/INPE 2-11 J.C.N.EPIPHANIO

sensoriamento remoto. Os de órbita baixa englobam a maioria dos satélites de

sensoriamento remoto, e são discutidos mais pormenorizadamente.

2.1 ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA

Os satélites nesta órbita estão a uma altitude de cerca de 36.000 km. São

chamados geoestacionários porque sua órbita acompanha o movimento de

rotação da Terra. Possuem uma velocidade de translação em relação à Terra

que equivale ao movimento de rotação da Terra, de modo que, em relação à

Terra, estão imóveis. Como ficam dispostos ao longo do Equador terrestre, e

por causa da grande altitude podem ter uma visão sinóptica completa, ou seja,

de todo o disco terrestre compreendido pelo seu campo de visada. Além disso,

como estão “fixos” em relação à Terra, permanecem voltados para o mesmo

ponto da superfície e, assim, podem fazer um imageamento muito rápido

daquela porção terrestre sob seu campo de visada. É por essa grande

abrangência de superfície terrestre coberta em um curto intervalo de tempo que

eles são muito úteis para estudos de fenômenos meteorológicos, os quais são

bastante dinâmicos.

2.2 ÓRBITA BAIXA

Embora nesta categoria enquadrem-se inúmeros sistemas espaciais, a

discussão a seguir é restrita às situações e características que abrangem os

sistemas que mais interessam ao sensoriamento remoto. Sempre que couber,

são discutidos os impactos dos desvios em relação à situação usual.

Em geral, a órbita dos satélites de sensoriamento remoto enquadra-se no que

se denomina órbita baixa, o que equivale a dizer órbitas com menos de 1.000

km de altitude.

Para os satélites de sensoriamento de órbita baixa, tal órbita é também circular,

pois dessa forma o satélite fica sempre orbitando a uma altitude quase que fixa

em relação à Terra, o que permite uma escala de imageamento praticamente

constante para todas as imagens. Como a variação de altitude é pequena

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DSR/INPE 2-12 J.C.N.EPIPHANIO

numa situação de circularidade, a variação de escala também é pequena. Toda

a órbita circular tem esta característica de manter a escala constante, o que

facilita os trabalhos de interpretação e análise das imagens.

Outra característica de órbita para os satélites de sensoriamento remoto é a

altitude. Ela tem se situado entre 700 e 1.000 km, aproximadamente. A altitude

do satélite define uma série de outros parâmetros de engenharia do sistema.

Ela tem que obedecer às leis da mecânica orbital e depende muito da definição

do projeto da missão e características dos sensores destinados ao

imageamento. No caso da série Landsat, por exemplo, a mudança de altitude

entre a primeira geração (Landsat 1 a 3) e a segunda geração (Landsat 4 a 7)

exigiu que o campo de visada do sensor Thematic Mapper (Mapeador

Temático, ou simplesmente TM), a bordo dos satélites da segunda geração,

fosse aumentado a fim de manter a mesma faixa de imageamento do sensor

Multispectral Scanner System (Sistema de Varredura Multiespectral, ou MSS),

da geração anterior. Isso quer dizer que se fosse mantido o mesmo ângulo de

imageamento para as duas gerações, a faixa imageada no terreno seria menor

na segunda geração, uma vez que sua altitude era menor.

Uma vez definido que a órbita é circular e que ela tem uma certa altitude em

relação à Terra, descrevendo um círculo com raio praticamente fixo, é preciso

definir o ângulo que esse plano da órbita fará com os pólos da Terra. Em geral

os satélites de sensoriamento remoto têm órbita quase polar, com um pequeno

e constante desvio do plano orbital em relação ao eixo norte-sul. O

imageamento é descendente, em direção ao sul, quando a Terra está

iluminada (embora pudesse também haver imageamento no sentido

ascendente em certos comprimentos de onda). A órbita quase-polar tem a

importante característica de permitir que a Terra toda (exceto os pólos) seja

imageada após um certo número de órbitas. A cada órbita, cuja duração é de

cerca de 100 minutos, o sistema (satélite e sensor) recobre uma faixa

longitudinal e constante no terreno equivalente a um certa faixa de terreno.

Essa faixa de imageamento varia de acordo com o sensor. Nessas condições,

ocorrem aproximadamente 14,5 órbitas diárias e, como o perímetro da Terra no

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DSR/INPE 2-13 J.C.N.EPIPHANIO

equador é de cerca de 36.000 km, após um certo número de dias e um certo

número de órbitas, a Terra toda será imageada.

No projeto da missão e, particularmente da característica orbital, para fins de

sensoriamento remoto há uma preferência para que haja uma ciclicidade das

passagens ou dos recobrimentos. Isso quer dizer que é desejável que, após

determinado número de dias, o satélite volte a recobrir a mesma faixa de

terreno. Isso é conseguido através de um projeto orbital adequado, no qual

fatores como altitude e velocidade do satélite são considerados. Também a

faixa imageada no terreno em cada órbita é um fator importante, já que faixas

de imageamento mais estreitas determinarão ciclos de revisitas mais longos, e

faixas mais largas diminuirão o tempo entre uma visita e outra. Ou seja, se a

faixa de terreno que o sistema (satélite mais sensor) consegue imagear é

estreita, haverá necessidade de muitas órbitas para cobrir toda a superfície da

Terra. Ao contrário, se a faixa de imageamento é mais larga, exige-se menos

tempo para que esse recobrimento seja completo.

Entre outros fatores, na determinação da configuração de um sistema de

imageamento há um que diz respeito ao horário do dia em que deverá ser

efetuado o imageamento. Em geral, os satélites de sensoriamento remoto

possuem órbita chamada heliossíncrona, ou seja, sincronizada com o Sol. Isso

quer dizer que a cada órbita o satélite cruza a linha do Equador no mesmo

horário. Esta característica de órbita é importante pois assim todas as imagens

são sempre obtidas aproximadamente no mesmo horário, e as variações entre

imagens podem ser atribuídas às propriedades intrínsecas dos alvos, e não a

influências de posicionamento angular do sol. Para que isso possa ser

conseguido, é necessário que o ângulo entre a normal ao plano da órbita do

satélite e a linha terra-sol seja mantido constante. Isso significa que a

precessão do plano orbital do satélite deve estar numa taxa que seja

equivalente à taxa da translação da Terra ao redor do Sol. Isso é obtido através

do estabelecimento de uma relação apropriada entre o raio (ou o período) da

órbita circular e o ângulo de inclinação da órbita do satélite.

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DSR/INPE 2-14 J.C.N.EPIPHANIO

3. PROGRAMA LANDSAT

O primeiro satélite da série Landsat foi lançado no início dos anos 70, conforme

a Tabela 1. Atualmente, no ano 2001, estão operando o quinto e o sétimo da

série. Esta série de satélites é a principal no campo do sensoriamento remoto,

não só por ser a de período de vida mais longo de fornecimento contínuo de

dados, mas também pela notável facilidade de acesso e qualidade dos dados

gerados.

A partir do final do anos 60 os Estados Unidos decidiram colocar em órbita um

satélite de sensoriamento remoto. A estrutura do satélite baseou-se em um

projeto já em operação naquela época que era a dos satélites Nimbus, de

meteorologia. Posteriormente, iniciando com o Landsat-4, foi projetada uma

plataforma própria para esses satélites e também uma inovação quanto aos

sensores a bordo. Assim, é comum falar em duas gerações para a série

Landsat. Uma que compreende os três primeiros, e uma segunda, que

compreende os quatro últimos. O de número 7, o último da série, apresenta um

sensor que, embora muito semelhante aos três anteriores, tem certas

características que são tidas como um avanço em relação a seus

predecessores.

Como se observa pela Tabela 1, os satélites de uma determinada série são

lançados um a um, depois de um intervalo irregular de tempo. Cada satélite

lançado tem uma vida útil esperada. Os primeiros satélites da série Landsat

tinham vida útil estimada de dois anos. Alguns duraram muito mais do que

isso. Os últimos da série já tinham especificações de vida útil maiores, e

também ultrapassaram em muito as especificações. O Landsat-5, por exemplo,

opera a mais de 15 anos. Porém, não é incomum a ocorrência de fracassos; o

Landsat-6 foi perdido durante o lançamento, antes de ser posicionado em

órbita.

Quanto à primeira geração da série Landsat, cabe destacar que o sensor MSS

(Sistema de Varredura Mutiespectral) demonstrou ser o principal instrumento a

bordo dos Landsats. O sensor RBV (Sistema Vidicon de Feixes Retornantes,

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DSR/INPE 2-15 J.C.N.EPIPHANIO

similar a um sistema de televisão), que operava no Landsat-3, embora

permitisse uma melhor resolução espacial, em relação ao MSS, acabou sendo

descontinuado a partir do Landsat-4 por causa de sua baixa fidelidade

radiométrica e de sua pequena cobertura espectral. Muitas dessas imagens do

RBV estão disponíveis nos arquivos do INPE, em Cachoeira Paulista, SP.

Page 38: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-16 J.C.N.EPIPHANIO

TABELA 1 – PROGRAMA LANDSAT*

Sistema Lançamento (fim das operações)

Instru-mentos

Resolução (metros)

Comunica-ção

Altitude (km)

Revi-sita

Taxa de dados (Mbps)

Landsat-1 23/7/1972 (1/6/1978)

RBV

MSS

80

80

TD com gravadores

917 18 15

Landsat-2 22/1/1975 (25/2/1982)

RBV

MSS

80

80

TD com gravadores

917 18 15

Landsat-3 5/3/1978 (31/3/1983)

RBV

MSS

30

80

TD com gravadores

917 18 15

Landsat-4 16/7/1982 (Transmissão TM terminou em 08/1993)

MSS

TM

80

30

TD com TDRSS

705 16 85

Landsat-5 1/3/1984 MSS

TM

80

30

TD com TDRSS

705 16 85

Landsat-6 5/10/1993 (5/10/1993)

ETM 15 (pan)

30 (ms)

TD com gravadores

705 16 85

Landsat-7 15/4/1999 ETM+ 15 (pan)

30 (ms)

TD com gravadores de estado sólido

705 16 150

*RBV = return beam vidicon; MSS = multispectral scanner system; TM = thematic mapper; ETM+ = enhanced thematic mapper plus; pan = pancromático; ms = multiespectral; TD = transmissão direta; Mbps = mega bits por segundo.

O mais recente satélite da série é o Landsat-7, lançado em 15/04/1999, e o

principal sensor a bordo é o ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus,

Mapeador Temático Avançado). Este sensor é uma continuação do TM

anteriormente a bordo dos Landsats-4 a 6. As principais características do

ETM+ são resumidas nas Tabelas 2 e 3. O ETM+ fornece uma imagem digital

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DSR/INPE 2-17 J.C.N.EPIPHANIO

com uma visão sinóptica, repetitiva, multiespectral, com alta resolução espacial

da superfície terrestre.

TABELA 2 - PARÂMETROS DO ETM+/LANDSAT-7

Tipo radiômetro de varredura mecânica tipo “wiskbroom”

Bandas 3 Bandas no Visível, 1 no infravermelho Próximo, 2 no Infravermelho Médio Refletido, 1 no Infravermelho Termal, 1 Pancromática

Função cobertura global periódica da superfície terrestre Faixa imageada no terreno 185 km (±7,5o) Massa 425 kg Potência 590 W (imageando), 175 W (repouso) Controle térmico resfriador radiativo de 90 K

radiômetro 196 x 114 x 66 cm Dimensões físicas eletrônica auxiliar 90 x 66 x 35 cm

FONTE: King e Greenstone (1999, p.113)

TABELA 3 - BANDAS ESPECTRAIS DO ETM+/LANDSAT-7

Banda Espectral Largura da Banda à meia amplitude

(µm)

Dimensão do IFOV (µrad)

Dimensão nominal da amostra no

terreno (m) Pancromática 0,50-0,90 18,5 x 21,3 15 1 (visível, azul) 0,45-0,52 42,6 30 2 (visível, verde) 0,52-0,60 42,6 30 3 (visível, vermelho)

0,63-0,69 42,6 30

4 (infravermelho próximo)

0,76-0,90 42,6 30

5 (infravermelho médio refletido)

1,55-1,75 42,6 30

6 (infravermelho termal)

10,42-12,50 85,2 60

7 (infravermelho médio refletido)

2,08-2,35 42,6 30

FONTE: King e Greenstone (1999, p.113)

O satélite Landsat-7 tem uma órbita circular (escala praticamente constante),

heliossíncrona (horário de cruzamento do Equador sempre às 10:00 ±15

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DSR/INPE 2-18 J.C.N.EPIPHANIO

minutos na órbita descendente), com uma inclinação de 98,2o, altitude de 705

km. Nesta configuração orbital, o Landsat-7 precede o satélite Terra (a ser

discutido adiante) de cerca de 30 minutos na mesma faixa de imageamento da

superfície terrestre. A faixa de 185 km imageada pelo campo de visada (FOV –

field of view, campo de visada) do ETM+ permite uma cobertura global da terra

a cada 16 dias. Cada órbita dura aproximadamente 100 minutos. Neste tempo,

ocorre um deslocamento no terreno de cerca de 2.400 km entre o centro de

uma órbita e a seguinte. Como a Terra desloca-se para leste, as faixas

imageadas vão se deslocando para oeste. Esse padrão de recobrimento

orbital, onde são descritas as órbitas no sentido longitudinal e as imagens

propriamente ditas, “recortadas” a cada 185 km na órbita, ou seja, no sentido

latitudinal, formam o que se denomina sistema de referência mundial. Esse

sistema permite que se localize uma imagem correspondente a qualquer ponto

da Terra através de dois números, correspondentes à órbita (sentido

longitudinal) e ao ponto (sentido latitudinal). Assim, por exemplo, uma imagem

do ETM+/Landsat-7 de São José dos Campos, SP, é referenciada como sendo

a 219/76, lida como “órbita 219, ponto 76”.

O ETM+ é um sensor que possui dois planos focais, onde ficam localizadas as

matrizes de detectores. Cada matriz de detectores é responsável pela detecção

de uma banda. Há, portanto, oito matrizes, sendo que as quatro primeiras

(bandas 1-4, correspondentes às três do visível e à do infravermelho próximo)

ficam no plano focal primário. As quatro seguintes (pancromática,

infravermelhos médios, e infravermelho termal) encontram-se num plano focal

secundário e refrigerado. Ambos os planos focais, apesar de fisicamente

separados, encontram-se opticamente alinhados, de modo que há o registro

entre todas as bandas. Cada matriz é composta de 16 detectores (exceto a

banda pancromática, que tem 32, e a do infravermelho termal, que tem oito). A

função de cada uma dessa matrizes é promover o registro da radiância

proveniente do terreno em cada uma das oito banda. Esta matriz de oito

bandas por 16 detectores por banda (oito na infravermelha termal e 32 na pan)

tem uma largura de 480 metros no terreno, que são 16 linhas de 30 metros nas

bandas 1-4, 32 linhas de 15 metros no pan, 8 linhas no infravermelho termal.

Page 41: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-19 J.C.N.EPIPHANIO

O ETM+ é um sensor que faz um imageamento através de dois movimentos

perpendiculares entre si. O primeiro movimento é feito pelo deslocamento do

próprio satélite ao longo de sua órbita. A projeção desse movimento,

juntamente com o FOV, definem o que se denomina faixa de imageamento. No

caso ETM+ esta faixa de imageamento é de 185 km. O segundo movimento

necessário para constituir uma imagem no sistema de varredura mecânico

multiespectral é produzido pelo movimento de um espelho oscilante

transversalmente à faixa de imageamento.

O espelho oscilante projeta, no terreno, as matrizes de detectores que estão

nos planos focais. A cada movimento lateral do espelho oscilante numa direção

(leste para oeste, ou oeste para leste), são imageadas 16 linhas de 30 metros

(32 de 15 metros no pan e 8 de 60 metros no infravermelho termal), ou 480

metros de largura e com 185 km de extensão. Em cada banda particular, um

certo detector é responsável pelo imageamento de uma linha completa. Porém,

cada detector tem um IFOV (instantaneous field of view, campo de visada

instantâneo) de apenas 30 metros (15 no pan e 60 no infravermelho termal).

Portanto, para que uma linha de 185 km seja completamente “varrida” é

necessário que cada um dos detectores de cada banda seja acionado milhares

de vezes (185.000 metros dividido pelo IFOV de cada detector – 15, 30 ou 60

metros, de acordo com a banda).

Se for fixada uma certa posição inicial do espelho oscilante, no terreno haverá

a projeção de toda a matriz de detectores. Portanto, nesta posição, nenhum

detector estará cobrindo uma mesma área no terreno. Nesta posição, são lidos

os valores de radiância de cada elemento de terreno projetado em cada

detector em particular. A esta seqüência singular de leitura de todos os

detectores de todas as oito bandas dá-se o nome de minor frame (seqüência

primária de leitura). Após esse minor frame o espelho desloca-se para leste ou

para oeste (dependendo do sentido do espelho oscilante e o minor frame

adjacente é lido. Vê-se que entre um minor frame e outro, há uma adjacência

de elementos de 30 m no terreno (15 m para o pan e 60 m para o infravermelho

termal). A continuação dessa seqüência de minor frames fará com que toda a

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DSR/INPE 2-20 J.C.N.EPIPHANIO

linha seja coberta após um certo tempo, que equivale ao major frame

(seqüência completa de leitura). Ao terminar um major frame, o espelho

oscilante e o sistema de leitura e registro dos sinais terão varrido e lido mais de

6.000 minor frames; e também o espelho oscilante terá chegado ao fim de um

FOV (185 km de largura), e imageado um comprimento no terreno (sentido

descendente da órbita) equivalente a 480 m. Quando o espelho oscilante

retornar para imagear outros 480 m, o satélite terá avançado em sua órbita o

equivalente a 480 m no terreno e, assim, esse próximo conjunto de linhas (480

m) estará contíguo ao conjunto anterior, e assim por diante. Essa seqüência de

minor frames nas linhas e a seqüência de major frames na direção do

caminhamento da órbita forma a imagem.

Após a detecção do sinal proveniente do terreno, ele sofre processamentos

internos e é gravado a bordo ou encaminhado na forma digital para uma

estação em terra. No caso do Brasil, esta estação fica em Cuiabá, MT. Depois,

é enviado para Cachoeira Paulista, SP, para os processamentos necessários à

preparação dos produtos a serem arquivados ou enviados aos usuários.

Atualmente, o principal produto solicitado pelos usuários são as imagens na

forma digital e gravados em CDROM.

4. PROGRAMA SPOT

O programa SPOT (Satellite Pour Observation de la Terre, Satélite Para

Observação da Terra) é um programa Francês de satélites de sensoriamento

remoto. O primeiro da série foi lançado em 22/2/1986, o segundo em

22/1/1990, o terceiro foi lançado em 26/9/1993, mas perdeu-se no lançamento.

Em 22/3/1998 foi lançado, pelo veículo lançador Ariane, o SPOT-4 que, embora

guarde muitas características dos seus predecessores 1-3, representa um

avanço em vários sentidos. O sistema de observação da terra SPOT foi

projetado pela Agência Espacial Francesa (CNES – Centre National d’Études

Spatiales) e é operado por sua subsidiária Spot Image. Nesta seção a

discussão é centrada no Spot-4, mas sempre que necessário haverá referência

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DSR/INPE 2-21 J.C.N.EPIPHANIO

aos satélites anteriores ou mesmo a outros sistemas, particularmente ao

Landsat.

O Spot-4 classifica-se como um satélite de órbita baixa, ficando a 830 km de

altitude. Sua órbita é circular, o que garante que todas as cenas sejam

adquiridas a uma altitude praticamente constante, garantindo constância na

resolução espacial e na escala. A heliossincronicidade de sua órbita faz com

que o Spot-4 passe sobre uma certa área sempre à mesma hora solar, o que

permite que a cena apresente as mesmas condições de iluminação daquela

cena durante todo o ano (as variações passam a ser creditadas à sazonalidade

da estações do ano e às variações intrínsecas dos alvos). O ângulo entre o

plano orbital do Spot-4 e a direção Terra-Sol é praticamente constante e de

22,5o, fazendo com que o cruzamento com o equador no sentido descendente

norte-sul ocorra à hora solar de 10:30. A sua órbita também é quase polar,

sendo que o ângulo entre o plano da órbita e o plano equatorial é de 98,8o,

garantindo que toda a terra seja recoberta durante um ciclo de revisita

(considerando a possibilidade de visada fora do nadir). Como a órbita é em

fase, o satélite passa sobre o mesmo ponto após um número inteiro de dias

que, para as visadas no nadir (visada vertical), é de 26 dias. Neste período o

Spot-4 terá completado 369 órbitas ao redor da terra. Cada revolução orbital

dura 101,5 minutos. Em cada órbita o Spot-4 cruza o plano equatorial duas

vezes, uma no sentido norte-sul, ou órbita descendente, durante o período

iluminado do dia; o segundo cruzamento ocorre no sentido ascendente sul-

norte durante o período noturno.

O Spot-4 foi concebido para ser um satélite com características bastante

diferenciadas em relação ao Landsat. As principais diferenças são a alta

resolução espacial de seus sensores, o sistema de imageamento por varredura

eletrônica (pushbroom) e a capacidade de visada lateral. O seu sistema de

imageamento é constituído por dois sensores denominados HRVIR (haute

resolution visible et infra rouge, alta resolução no visível e infravermelho). Na

verdade são dois sensores idênticos, colocados um ao lado do outro. A largura

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DSR/INPE 2-22 J.C.N.EPIPHANIO

da faixa de imageamento de cada um é de 60 km, perfazendo 117 km de

largura, pois há um recobrimento de 3 km no equador.

Um outro sensor a bordo do Spot-4 e também de interesse para o

sensoriamento remoto é o Vegetation. A Tabela 4 apresenta algumas

características dos HRVIR e do sensor Vegetation (Vegetação, VGT)

TABELA 4 - SENSORES DO SPOT-4

Bandas (µm) HRVIR Vegetação (VGT)

Resolução

espacial

(m)

Faixa de

imageamen-

to (km)

Resolução

espacial

(km)

Faixa de

imageamen-

to (km)

B0 (azul) - - 1,1 km 2.250 km

B1 (verde, 0,50 a 0,59 µm) 20 m 60 km - -

Pan (vermelho, 0,61 a

0,68 µm)

10 m 60 km - -

B2 (vermelho, 0,61 a

0,68 µm)

20 m 60 km 1,1 km 2.250 km

B3 (infravermelho próximo,

0,78 a 0,89 µm)

20 m 60 km 1,1 km 2.250 km

MIR (infravermelho médio,

1,58 a 1,75 µm)

20 m 60 km 1,1 km 2.250 km

Alinhamento HRVIR/VGT 0,3 pixel do VGT

Calibração absoluta 9% 5%

Cobertura global da Terra 26 dias 1 dia

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DSR/INPE 2-23 J.C.N.EPIPHANIO

Cada um dos HRVIR possui 4 bandas espectrais, conforme a Tabela 4. A

banda pancromática possui a mesma faixa espectral da banda B2 (vermelho)

no Spot-4, mas era uma banda separada (0,51 a 0,70 µm) nos Spots

anteriores. Esse instrumento de imageamento é projetado para cobrir

instantaneamente uma linha completa de pixels de uma só vez ao longo do

FOV. Isso é conseguido usando uma matriz linear de detectores do tipo CCD

(charge-coupled device, ou dispositivo de cargas acopladas). A radiação

proveniente do terreno é separada por dispositivos ópticos especiais em quatro

bandas espectrais. As matrizes lineares do CCD operam no modo chamado

pushbroom. Um telescópio de grande abertura angular forma uma imagem

instantânea dos elementos adjacentes do terreno na matriz de detectores no

plano focal do instrumento. Isso significa que num mesmo instante uma linha

inteira (de 60 km de largura por 10 ou 20 m de comprimento, para o modo

monoespectral (M) ou multiespectral (X), respectivamente). Após a leitura dos

valores de radiância em todos os detectores do CCD, o satélite terá avançado

20 ou 10 metros (modo X ou P, respectivamente) no terreno, e uma nova linha

de detectores será lida. Ou seja, o próprio movimento do satélite é que produz

a varredura no sentido latitudinal da órbita, enquanto que o imageamento

longitudinal (transversal ao sentido da órbita) é promovido pelo arranjo matricial

fixo de detectores. Os sinais gerados pelos detectores (que são fotodiodos) são

lidos seqüencialmente num determinado intervalo de tempo. Assim, embora o

arranjo linear de detectores não faça a “varredura” da linha para serem

sensibilizados pela luz, os detectores são varridos eletronicamente para gerar o

sinal de saída.

O telescópio de cada HRVIR tem um campo de visada (FOV) de 4o que, à

altitude de 830 km, corresponde a um largura de 60 km no terreno. Esta largura

é vista instantaneamente pela linha de 6.000 detectores da matriz linear de

detectores. Assim, cada HRVIR gera uma imagem de 60 km de largura ao

longo da órbita. Cada detector gera um pixel por vez, e cada pixel tem uma

dimensão de 10 m por 10 m no modo de alta resolução. Quando detectores

adjacentes são varridos (lidos) eletronicamente aos pares, eles geram pixels

correspondentes a uma área no terreno medindo 20 m x 20 m resultando numa

Page 46: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-24 J.C.N.EPIPHANIO

imagem com 20 m de resolução espacial. O movimento do satélite ao longo de

sua órbita resulta em varreduras de linhas sucessivas e isso completa a

imagem.

O HRVIR tem dois modos de operação quanto à resolução espacial,

dependendo se os detectores são lidos um a um (modo M, de monoespectral)

ou em pares (modo X, de multiespectral). A luz que entra no sistema óptico é

dividida em quatro feixes correspondentes a quatro bandas espectrais por um

divisor espectral constituído de prismas e filtros. Esses feixes são

posteriormente focalizados nas quatro matrizes de detectores (uma para cada

banda). Dessa forma, quatro linhas de detectores geram simultaneamente

quatro planos espectrais para uma mesma linha no terreno; portanto, as

imagens geradas por cada banda para uma mesma superfície do terreno são

perfeitamente registradas, pois cada um de seus pixels provêm

simultaneamente de um mesmo feixe eletromagnético.

Os HRVIRs têm três modos de imageamento: o multiespectral (modo X)

correspondendo às bandas B1, B2 e B3, mais a banda do infravermelho médio,

com uma resolução espacial no terreno equivalente a 20 metros; o modo

monoespectral (M) correspondendo à banda B2 (vermelho) com uma resolução

de 10 metros no terreno; e o modo X + M que combina os modos X e M. O

imageamento feito por cada instrumento HRVIR é inteiramente independente

entre si.

Na entrada óptica de cada HRVIR do Spot-4 há um espelho com um

mecanismo que permite o desvio da visada para uma faixa de terreno

adjacente à projeção da órbita no terreno. Isso quer dizer que o Spot-4 tem a

possibilidade de ter visadas laterais, fora do nadir. Esse redirecionamento da

visada para as laterais pode ser de ±27o em relação ao nadir. Esse desvio é

controlado por um mecanismo que permite uma graduação lateral com

incrementos de 0,3o. Tal característica pode ser usada para adquirir uma

imagem, em resposta a uma solicitação de programação pelo usuário, em

qualquer posição afastada de até 450 km para ambos os lados da trajetória do

satélite no terreno; isso é conseguido com os ângulos extremos ( +27o ou –

Page 47: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-25 J.C.N.EPIPHANIO

27o). Outra função dessa característica é a de ser usada principalmente para a

obtenção de imagens de um mesmo local mas em ângulos diferentes para a

geração de pares estereoscópicos com as finalidades de restituição

fotogramétrica e mapeamento do relevo. Também é usada para permitir o

posicionamento do instrumento para a direção de uma fonte de calibração.

Um aspecto sensível do Spot-4 é a calibração, que se dá de duas maneiras. A

finalidade da calibração é a obtenção de valores radiométricos entre os pixels

que guardem uma relação entre si e também que guardem uma relação com as

propriedades de reflexão da energia eletromagnética dos alvos. O primeiro

modo de calibração é aquele chamado calibração intra-banda, ou também de

normalização de respostas dos detectores CCD. O objetivo dessa calibração é

balancear a resposta dos 3.000 detectores de cada banda quando o

instrumento vê uma superfície perfeitamente uniforme. Ou seja, para uma

mesma banda, todos os detectores têm que gerar o mesmo sinal quando são

sensibilizados por uma mesma fonte. A segunda calibração é chamada de

calibração absoluta e tem a finalidade de medir a responsividade dinâmica do

instrumento através do estabelecimento de uma relação precisa entre uma

fonte externa perfeitamente estável (o Sol) e o sinal de saída do instrumento. O

sistema de calibração é usado a intervalos regulares para verificar e, se

necessário, ajustar a resposta do instrumento. Alguns dos efeitos que podem

suscitar de ajustes compensatórios são mudanças na transmissividade dos

componentes ópticos como resultado do envelhecimento em órbita, distorções

mecânicas causadas por variações de temperatura, variações no ruído gerado

pela eletrônica do imageamento ou dos detectores do CCD.

O sensor Vegetation é uma câmera multiespectral também num sistema de

imageamento do tipo pushbroom, mas de baixa resolução espacial (1,1 km,

Tabela 4). As funções desse sensor são permitir um monitoramento contínuo,

regional e global da biosfera continental e das culturas. Com seu grande campo

angular (FOV de 101o, o que corresponde a uma faixa de imageamento de

2.250 km) consegue cobrir 90% da terra num só dia, e os outros 10% restantes

Page 48: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-26 J.C.N.EPIPHANIO

no dia seguinte. Como há coincidência de bandas entre o HRVIR e o VGT, os

dois sistemas são bastante complementares.

Da mesma forma que o Landsat, o Spot transmite o sinal de imagens para

estações localizadas em diversas partes da Terra. Além disso, tem um sistema

de gravação a bordo, que permite o armazenamento de até 40 minutos de

gravação (uma cena HRVIR de 60 km por 60 km é imageada em menos de 15

segundos).

5. PROGRAMA BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO

O Brasil possui basicamente dois programas de sensoriamento remoto. Um, é

denominado CBERS (China Brazil Earth Resources Satellite, Satélite Sino-

Brasileiro de Sensoriamento Remoto, com descrição mais pormenorizada na

internet, no endereço: http://www.inpe.br/programas/cbers/portugues/

index.html, e o outro MECB (Missão Espacial Completa Brasileira, cuja

descrição pode ser encontrada também na internet no endereço:

http://www.inpe.br/programas/mecb/default.htm) (INPE, 2000a,b).

O programa CBERS é uma missão conjunta entre o Brasil, através do INPE, e

a China, através da CAST (Agência Chinesa de Ciência e Tecnologia), e

envolve a construção, lançamento e gerenciamento operacional de dois

satélites de sensoriamento remoto. O primeiro foi lançado em 14/10/1999 a

partir da base de lançamentos de Tayuan, pelo veículo lançador Longa Marcha

4B.

O CBERS é um satélite com massa de 1.450 kg, com dimensões de 1,8 x 2,0 x

2,2 m, além de ter os painéis solares com 6,3 x 2,6 m. Está a uma altitude de

778 km, em órbita circular (período de 100,26 minutos), quase polar (inclinação

de 98,5o em relação ao plano equatorial), heliossíncrona com cruzamento do

equador no sentido norte-sul às 10:30 da manhã. Nesta configuração orbital

obtem imagens aproximadamente com mesma escala, recobre quase que

inteiramente a Terra a intervalos regulares de 26 dias, e os imageamentos de

um mesmo ponto sempre ocorrem a uma mesma hora solar.

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DSR/INPE 2-27 J.C.N.EPIPHANIO

A constituição de sua carga útil é muito interessante, pois traz características

de diversos outros satélites, e ainda oferece novidades em termos de

imageamento. Possui três sensores a bordo: a câmera CCD (charge-coupled

device, dispositivo de cargas acopladas), o imageador por varredura mecânica

IRMSS (infrared multispectral scanner system, sistema varredor multiespectral

de infravermelho), e a câmera WFI (wide field imager, imageador de grande

campo de visada).

A câmera CCD/CBERS apresenta semelhanças com o HRVIR do Spot-4. Suas

principais características estão na Tabela 5 e uma visão de seus constituintes

está na Figura 1.

TABELA 5 - CÂMERA CCD DO CBERS

Bandas espectrais 0,51 - 0,73 µm (pancromático) 0,45 - 0,52 µm (azul) 0,52 - 0,59 µm (verde) 0,63 - 0,69 µm (vermelho) 0,77 - 0,89 µm (infravermelho próximo)

Resolução espacial no terreno 20 m x 20 m Resolução temporal 26 dias no nadir; até 3 dias com visada

lateral FOV 8,3o Faixa de imageamento 113 km Visada lateral ±32º Taxa de dados 2 x 53 Mbits/segundo FONTE: INPE (2000)

A câmera CCD/CBERS é um sensor que cobre as faixas espectrais do visível e

se estende até o infravermelho próximo. Com esse conjunto de bandas

consegue-se atender uma grande parcela da demanda por dados de

sensoriamento remoto. Além disso, possui uma banda pancromática que cobre

todo o visível e, ao contrário do Spot-4, esta banda do CBERS é mais larga,

porém com menor resolução espacial. O fato de cobrir todo o visível permite

um aproveitamento da experiência e das técnicas de fotointerpretação feitas

sobre fotografias aéreas preto e branco normais.

Page 50: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-28 J.C.N.EPIPHANIO

A sua faixa de imageamento é maior que a do Spot, mas menor que a do

Landsat. A capacidade de imageamento lateral, ou fora do nadir, em ângulos

bastante amplos (±32º), é uma vantagem comparativa importante em relação

aos sistemas existentes. Essa maior capacidade de visada lateral permite que

se possam fazer revisitas com até 3 dias entre passagens. Isso é uma

característica relevante em situações de ocorrência de eventos que precisam

ser monitorados em curto espaço de tempo.

Fig. 1 – Satélite CBERS e seus componentes.

FONTE: INPE (2000)

Outro componente do Cbers é o imageador por varredura mecânica (IRMSS).

Esse sensor opera com um FOV de 8,8o, o que equivale a 120 km de largura

no terreno. Possui quatro bandas espectrais, sendo uma que abrange desde o

visível até o infravermelho próximo (0,50 a 1,1 µm), duas no infravermelho

1 - Módulo de Serviço

2 - Sensor de

Presença do Sol

3 - Conjunto dos

Propulsores de 20N

4 - Conjunto dos

Propulsores de 1N

5 - Divisória Central

6 - Antena UHF de

Recepção

7 - Câmera de

Varredura

Infravermelho

Page 51: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-29 J.C.N.EPIPHANIO

médio (1,55 a 1,75 µm e 2,08 a 2,35 µm). Essas três bandas espectrais

possuem resolução espacial de 80 metros no terreno. Uma quarta banda

espectral localiza-se no infravermelho termal (10,4 a 12,5 µm). Sua resolução

temporal é de 26 dias, e não possui capacidade de visada fora do nadir.

O outro sensor a bordo do CBERS, e de interesse para o sensoriamento

remoto, é a câmera WFI (imageador de grande campo de visada). É um sensor

baseado na tecnologia CCD; portanto, não possui componentes móveis para o

imageamento, o qual é feito eletronicamente na direção transversal à órbita, e

passivamente pelo próprio deslocamento do satélite no sentido da órbita. A

WFI/CBERS possui apenas duas bandas espectrais: uma na região do

vermelho (0,63 a 0,69 µm) e outra na do infravermelho próximo (0,77 a 0,89

µm). A WFI/Cbers possui um FOV de 60o, o que corresponde a uma faixa de

890 km no terreno. Isso garante ao sensor um período de revisita de apenas

cinco dias. Como em todo sistema há uma solução de compromisso entre os

diversos requisitos da missão, no caso da WFI/CBERS, para ter essa resolução

temporal e cobrir uma faixa extensa de terreno a cada passagem, houve um

sacrifício da resolução espacial, que passou a ser de 260 m.

A WFI/CBERS, apesar da baixa resolução espacial, apresenta-se como um

sensor de alto potencial de aplicação. Possui características intermediárias

entre todos os sistemas existentes para o estudo da superfície terrestre. Sua

resolução espacial não é tão boa quanto a do ETM+/Landsat-7 (30 m na

maioria das bandas) mas também não é mellhor do que a do AVHRR/NOAA

(Advanced Very High Resolution Radiometer da National Oceanic and

Atmospheric Administration, Radiômetro Avançado com Resolução Muito Alta),

que é de 1,1 km. O nome deste sensor pode induzir a um equívoco de

entendimento quanto à sua resolução espacial. Porém, é que o AVHRR/NOAA

é originariamente um sensor meteorológico e, para esta aplicação, a resolução

espacial de 1,1 km é muito alta; ao contrário do que ocorre para boa parte das

aplicações de sensoriamento remoto, onde são exigidas resoluções melhores

do que essa. Além disso, a WFI/CBERS, embora não possua a alta resolução

temporal de um dia do AVHRR/NOAA, também não possui a baixa resolução

Page 52: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-30 J.C.N.EPIPHANIO

temporal do HRVIR/Spot, que é de 26 dias no nadir. Com essas características,

é provável que se consiga identificar diversas aplicações que demandem tais

resoluções intermediárias.

As suas duas bandas espectrais são dispostas em pontos estratégicos do

espectro eletromagnético e são destinadas principalmente ao estudo da

vegetação. Nestas duas regiões (vermelho e infravermelho próximo) são os

locais em que a vegetação apresenta o maior contraste espectral, ou seja, a

banda do vermelho é de alta absorção de energia, e a do infravermelho

próximo é de alta reflexão. Esse contraste deverá ser explorado através dos

índices de vegetação, que visam exatamente a realçar a vegetação

representada numa cena de sensoriamento remoto.

Os dados do CBERS são gravados por estações terrenas; no caso Brasil, a

estação está em Cuiabá, MT. O processamento dos dados para que sejam

gerados os produtos a serem distribuídos aos usuários é feito em Cachoeira

Paulista, SP. O catálogo para verificação de cobertura de imageamento e

qualidade de imagens pode ser acessado a partir da internet no seguinte

endereço: http://www.dgi.inpe.br/index.html (INPE, 2000a).

6. SATÉLITES NOAA

A NOAA (National Oceanic and Atmospheric Admnistration), que é uma

agência governamental dos Estados Unidos, é responsável pelos satélites

também chamados NOAA (Kidwell, 1997). A série de satélites NOAA tem sido

de grande importância no campo da meteorologia. São satélites de órbita

heliossíncrona, circular a aproximadamente 850 km. Entre os sensores a

bordo, um que será aqui descrito é o AVHRR-3/NOAA (Advanced Very High

Resolution Radiometer, Radiômetro Avançado de Muito Alta Resolução). Como

esclarecido anteriormente, esta resolução pode ser considerada muito alta para

aplicações em meteorologia; mas para muitas aplicações de sensoriamento

remoto, esta resolução do AVHRR-3/NOAA é considerada baixa. O AVHRR-3

faz parte dos sensores a bordo dos satélites NOAA K, L e M (que recebem

após o lançamento os números de 15, 16 e 17, respectivamente).

Page 53: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-31 J.C.N.EPIPHANIO

O AVHRR-3/NOAA é um radiômetro imageador de varredura mecânica que

opera em seis bandas espectrais (Tabela 6). Os dados adquiridos durante cada

passagem permitem, após o processamento em terra, a análise de parâmetros

de interesse em hidrologia, oceanografia, uso da terra e meteorologia. Os

dados dos canais 1, 2 e 3A são usados para monitorar a energia refletida nas

porções do visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético. Esses

dados permitem a observação da vegetação, de nuvens, lagos, linhas de costa,

neve, aerossóis e gelo. Os dados dos canais 3B, 4 e 5 são usados para

determinar a energia radiativa da temperatura da superfície terrestre, da água,

e do mar bem como das nuvens sobre eles. Apenas cinco canais podem ser

transmitidos simultaneamente; os canais 3A e 3B são comutados para

passagens diurnas/noturnas, conforme necessário, enquanto que o 3B só

opera durante as passagens matutinas do satélite. A Tabela 6 apresenta as

características dos canais do AVHRR-3/NOAA. O campo de visada (FOV) do

AVHRR-3/NOAA é de ±55,4o, o que equivale a 2.250 km de largura de faixa

imageada no terreno. Com esta largura de faixa e com a taxa de 14 revoluções

orbitais por dia, a terra toda é coberta a cada dia. Portanto, a resolução

temporal do AVHRR-3/NOAA é muito maior que a dos outros satélites de

sensoriamento remoto vistos até aqui. Porém, há o sacrifício da resolução

espacial que, no seu caso, é de 1,1 km para os pixels no nadir. Os dados do

AVHRR-3/NOAA podem ser recebidos por antenas menores e também a

custos reduzidos.

TABELA 6 - CARACTERÍSTICAS DO AVHRR-3/NOAA-K, L E M

Canal Banda espectral (�m) Resolução espacial (no nadir, em km)

1 (visível) 0,580 – 0,68 1,1 2 (infravermelho próximo) 0,725 – 1,00 1,1 3A (infravermelho médio) 1,580 – 1,64 1,1 3B (infravermelho médio) 3,550 – 3,93 1,1 4 (infravermelho termal) 10,300 – 11,3 1,1 5 (infravermelho termal) 11,500 – 12,5 1,1 FONTE: NOAA (2000)

Page 54: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-32 J.C.N.EPIPHANIO

7. PROGRAMA EOS (EARTH OBSERVING SYSTEM)

O programa EOS (Earth Observing System, Sistema de Observação da Terra)

é um programa de longo prazo (pelo menos 15 anos), cuja missão é gerar

conhecimento científico em profundidade sobre o funcionamento da Terra

como um sistema. Tem-se como premissa que esse conhecimento científico

forneceria os fundamentos para o entendimento das variações naturais e

induzidas pelo homem no sistema climático da Terra e também forneceria uma

base lógica para as tomadas de decisão quanto às políticas ambientais (King,

1999). É um programa que envolve vários países e uma grande gama de

satélites e sensores.

O primeiro grande satélite desse programa denomina-se Terra, anteriormente

chamado EOS/AM-1. O nome “Terra” surgiu após um concurso nacional (nos

Estados Unidos) entre estudantes de nível elementar e médio, cuja ganhadora

foi uma aluna de 13 anos. O satélite Terra, lançado em 18/12/1999, está numa

órbita circular a 705 km de altitude, quase polar, heliossíncrona, cruzando o

equador às 10:30 da manhã na órbita descendente, e à 1:30 da madrugada no

sentido ascendente.

Esse satélite possui cinco sensores: MODIS (Moderate-Resolution Imaging

Spectroradiometer, Espectrorradiômetro de Imageamento de Moderada

Resolução), ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection

Radiometer, Radiômetro Espacial Avançado de Emissão Termal e Reflexão),

MISR (Multi-angle Imaging Spectroradiometer, Espectrorradiômetro Imageador

em Múltiplos Ângulos), CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System

Network, Sistema de Medição de Energia Radiante da Terra e Nuvens), e

MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere, Medição da Poluição

na Troposfera). A seguir é feita uma breve descrição dos três primeiros

sensores.

O Modis é um sensor com 36 bandas espectrais, cobrindo desde o limite

inferior do visível (0,366 µm) até o infravermelho termal (14,385 µm). É um

sistema de varredura transversal à direção da órbita, cujo espelho faz a

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DSR/INPE 2-33 J.C.N.EPIPHANIO

varredura a uma taxa de 20,3 rpm. Cada varredura cobre uma faixa de 2.330

km no sentido transversal à órbita e 10 km no sentido longitudinal à órbita, no

nadir. Suas dimensões são de 1,0 m x 1,6 m x 1,0 m, e massa de 250 kg. Sua

resolução espacial é dependente das bandas, sendo de 250 m para as bandas

1 e 2, de 500 m para as bandas 3-7, e de 1.000 m para as bandas 8-36. As

principais aplicações são traçar limites terra/nuvens, avaliar propriedades da

superfície terrestre (vegetação, principalmente), nuvens e aerossóis, cor

oceânica, fitoplâncton, biogeoquímica, vapor d’água na atmosfera, nuvens do

tipo cirrus, temperatura da superfície e das nuvens, medições de ozônio.

O sensor Aster tem 405 kg e possui três subsistemas, um para cada região

espectral, com alta resolução espacial. Na região do visível/ infravermelho

próximo tem três bandas com 15 m de resolução espacial, sua faixa de

imageamento é de 60 km, e pode fazer visadas laterais de ±24o, pode cobrir

até 318 km fora do nadir. Esse sub-sistema é composto de dois telescópios,

sendo que um deles pode apontar para trás na mesma direção da órbita,

permitindo que se gerem imagens estéreo. O sub-sistema responsável pela

região do infravermelho médio mede a radiação em seis bandas entre 1,60 µm

e 2,46 µm, com 30 m de resolução espacial, e numa faixa de imageamento de

60 km. O terceiro sub-sistema do sensor Aster é responsável pela medição da

radiação em cinco bandas espetrais no infravermelho termal, entre 8,125 µm e

11,65 µm, com resolução espacial de 90 m e faixa de imageamento de 60 km.

Esses dois últimos sub-sistemas possuem capacidade de apontamento de

±8,54o lateralmente, o que permite que qualquer ponto na superfície possa ser

imageado pelo menos a cada 16 dias.

O terceiro sensor do Terra aqui descrito é o Misr. Este sensor faz imagens da

terra em nove direções de apontamentos diferentes. Uma câmera aponta para

o nadir e outras oito cobrem diferentes ângulos de visada (26,1o, 45,6o, 60,0o, e

70,5o para frente e para trás na direção da órbita); as resoluções espaciais

variam de 250 m no nadir a 275 m para a câmera com ângulo mais extremo. A

faixa de imageamento é de 360 km e, além disso, cada câmera possui quatro

bandas espectrais entre o visível e o infravermelho próximo.

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DSR/INPE 2-34 J.C.N.EPIPHANIO

8. PROGRAMAS DE RADAR

O termo radar vem de radio detection and ranging, ou detecção de alvos e

avaliação de distâncias por ondas de rádio. A operação dos radares se dá em

comprimentos de onda bem maiores que os do visível e infravermelho. Operam

entre 40 GHz (banda K-alfa) e 300 MHz (banda P) (ou entre 0,8 cm e 100 cm).

Os radares, como geram sua própria iluminação, podem funcionar tanto

durante o dia como durante a noite e, para alguns comprimentos de onda,

praticamente não sofrem interferências atmosféricas (Short, 1998). Essas duas

características são importantes, pois ao poderem imagear a qualquer hora,

podem otimizar seu posicionamento em relação ao Sol para captar energia

solar em seus painéis solares e também operar em horários onde as estações

de recepção estão com mais tempo livre, evitando congestionamentos. E, ao

serem praticamente imunes às condições atmosféricas, oferecem grande

certeza de aquisição de imagens em condições adequadas para uso; os

satélites que operam na região ótica têm grande quantidade de imagens

inaproveitáveis por causa da cobertura de nuvens.

Em geral um sistema radar é constituído dos seguintes elementos: um gerador

que envia pulsos a intervalos regulares a um transmissor. Este os envia a um

duplexador (ou multiplexador), que os envia a uma antena direcional que

modula e focaliza cada pulso num feixe transmitido ao alvo; os pulsos que

retornam são captados pela mesma antena e enviados a um receptor que os

converte (e amplifica) em sinais de vídeo, que são conduzidos a um dispositivo

de gravação que pode armazená-los digitalmente para processamento

posterior. Cada pulso dura apenas alguns microssegundos (em geral há cerca

de 1.500 pulsos por segundo). O conhecimento da teoria radar é um tanto

quanto complexa, exigindo conhecimentos de várias áreas, entre elas as de

física, geometria, eletrônica, e processamento de sinais.

Atualmente há dois grandes programas que envolvem o imageamento da

superfície terrestre por sensores radar, a bordo de stélites: o ERS (European

Remote Sensing Satellite, Satélite Europeu de Sensoriamento Remoto) e o

Radarsat, do Canadá.

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DSR/INPE 2-35 J.C.N.EPIPHANIO

O programa ERS é europeu e iniciou-se com o ERS-1, cujo lançamento deu-se

em 17/7/1991 pelo lançador francês Ariane-4, a partir da base de lançamentos

de Kourou, na Guiana Francesa; o ERS-2 foi lançado em 21/4/1995 (Francis et

al., 1995). Os dois satélites têm órbita síncrona com o Sol, com cruzamento do

equador, no percurso descendente, às 10:30 da manhã, hora local; a órbita é

quase polar (98,5o), com altitude média de 780 km, e tem um intervalo de

revisita de 35 dias. O ERS-2, que é muito semelhante ao ERS-1, pesa cerca de

2,3 toneladas, tem dimensões de 2 m x 2 m de base e 3 m de altura, e tem um

painel solar de 12 m x 2,4 m.

O ERS-2 é constituído de vários sensores. Um de especial interesse para o

sensoriamento remoto é o radar imageador, com antena de 10 m, e que pode

operar no chamado modo “imagem”, em banda C (freqüência de 5,3 GHz ou

comprimento de onda de 5,6 cm), com polarização VV (transmissão e recepção

verticais), e num ângulo de visada fixo em 23o no meio da faixa de

imageamento. Fornece imagens com resolução espacial de 30 m x 30 m, numa

cena de 100 km x 100 km. Esse modo de operação é o mais largamente

utilizado para aplicações terrestres do ERS. Mas esse radar também pode

operar no modo onda (wave mode, modo onda) e, então, adquire imagens de 5

km x 5 km a cada 200 ou 300 km num sistema de amostragem, com aplicação

em oceanografia.

O ERS-2 tem ainda um radar para a medição da velocidade e direção do vento

sobre os oceanos; um radar altímetro para fazer medições precisas dos sinais

de retorno provenientes dos oceanos e das superfícies de gelo; um radiômetro

de varredura mecânica que opera nos comprimentos de onda de 1,6; 3,7; 11 e

12 �m, com resolução espacial de 1 km x 1 km (no nadir) e com uma largura

de faixa de imageamento de 500 km. Também leva um instrumento

denominado GOME (Global Ozone Monitoring Experiment, Experimento de

Monitoramento Global do Ozônio).

O outro satélite com sistema radar de grande importância para o

sensoriamento remoto é o Radarsat, do Canadá, lançado em 4/11/1995. O

Radarsat tem órbita circular de 798 km de altitude, circulando a Terra a cada

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DSR/INPE 2-36 J.C.N.EPIPHANIO

100,7 minutos, 14 vezes por dia , com inclinação de 98,6o em relação ao

equador. Sua órbita é heliossíncrona, mas com passagem pelo equador às

6:00 (descendente), hora local; e o período de revisita é de 24 dias para um

mesmo modo de operação e ângulo de incidência, embora possa ter

imageamentos distanciados de apenas 4,5 dias para ângulos de incidência

diferentes. Essa configuração orbital permite que o Radarsat explore ao

máximo as condições iluminação de seu painel solar, e ao mesmo tempo passa

sobre as estações de recepção em horários não utilizados por outros sistemas

evitando, assim, conflitos de gravação no momento da aquisição das imagens

(CCRS, 2000).

O Radarsat, com massa de 3.200 kg, opera na banda C (freqüência de 5,3

GHz ou comprimento de onda de 5,6 cm), em polarização HH (transmissão e

recepção da onda eletromagnética polarizada horizontalmente). É um sistema

versátil, possui vários modos de imageamento, pode variar o ângulo de

incidência (com antena de 15 m x 1,5 m direcionada para a esquerda no

hemisfério sul) desde 20o até 50o, a largura da faixa de imageamento pode

variar de 35 km a 500 km, e as resoluções espaciais podem variar de 10 m a

100 m. A filosofia que norteia o sistema é a de fornecer o mais prontamente

possível a imagem adquirida ao usuário. O tempo decorrido entre a aquisição e

o recebimento pode ser tão rápido quanto um dia.

9. REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

Canadian Centre for Remote Sensing (CCRS). Radarsat program. [online]

<http://www.ccrs.nrcan.gc.ca>. May 2000.

Centre National d'Études Spatiales (CNES). SPOT program. [online].

<http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm>. May 2000.

European Space Agency (ESA). ERS satellite. [online].

<http://services.esrin.esa.it/erslist.htm>. May 2000.

Francis, C.R. et al. The ERS-2 spacecraft and its payload. ESA Bulletin, n. 83,

p. 12-31, Aug. 1995.

Page 59: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 2-37 J.C.N.EPIPHANIO

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Aquisição de imagens.

[online]. <http://www.dgi.inpe.br>. May 2000a.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Programa CBERS. [online].

<http://www.inpe.br/programas/cbers/portugues/index.html>. May 2000b.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Programa MECB. [online].

<http://www.inpe.br/programas/mecb/default.htm>. May 2000c.

Kidwell, K.B. NOAA polar orbiter data users guide. Suitland, NOAA, 1997.

120p.

King, M.D. EOS science plan. Greenbelt, NASA, 1999. 397p.

King, M.D.; Greenstone, R. EOS reference handbook. Greenbelt, NASA,

1999. 361p. [online].

<http://eos.nasa.gov/eos_homepage/misc_html/refbook.html>. May 2000.

Lauer, D.T.; Morain, S.A.; Solomonson, V.V. The Landsat program: its origins,

evolution, and impacts. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, v. 63, n. 7, p. 831-838, July 1997.

National Aeronautics and Space Administration (NASA). Landsat program.

[online]. <landsat.gsfc.nasa.gov>. May 2000.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Introduction to the NOAA KLM system. <http://www2.ncdc.noaa.gov:80/docs/klm/>. May

2000./

Novo, E.M.L.M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. São Paulo:

Edgard Blücher, 1989. 308p.

Short, N.M. The remote sensing tutorial. CDROM. Washington, NASA, 1998.

Page 60: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R. Martini

C A P Í T U L O 3

SENSORIAMENTO REMOTO NO ESTUDO DO MEIO AMBIENTE

Parte A: P A N A M A Z Ô N I A : O DOMÍNIO DA FLORESTA

AMAZÔNICA NA AMÉRICA DO SUL

PAULO ROBERTO MARTINI1 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS

DIVISÃO DE SENSORIAMENTO REMOTO

1 [email protected]

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DSR/INPE P.R.Martini 3A-2

Page 62: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-3

ÍNDICE

LISTA DE FIGURA ....................................................................................... 3A-5

LISTA DE TABELA ...................................................................................... 3A-7

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................ 3A-9

2. FLORESTAS .......................................................................................... 3A-9

3. RIOS ...................................................................................................... 3A-11

4. SOLOS E AGRICULTURA .................................................................... 3A-13

5. RECURSOS MINERAIS ......................................................................... 3A-15

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 3A-16

Page 63: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-4

Page 64: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-5

LISTA DE FIGURA

FIGURA 1- LIMITES DA PANAMAZÔNIA .................................................... 3A-19

Page 65: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-6

Page 66: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-7

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – ÁREA DE ESTUDO (SA) X ÁREA DE PAÍS (CA) ................. 3A-17

TABELA 2- FIGURAS DO DESFLORESTAMENTO NA AMAZÔNIA LEGAL EM AGOSTO/1996 ..................................................... 3A-17

TABELA 3 – DESFLORESTAMENTO NOS DOMÍNIOS PANAMAZÔNICOS EM 1990 ...................................................................................... 3A-18

Page 67: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-8

Page 68: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-9

1. INTRODUÇÃO

Alguns meses antes da Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento

e Meio Ambiente, UNCED-92, o INPE propôs um projeto de cooperação para os

países amazônicos da América do Sul. Este projeto contemplava o uso de

Sensoriamento Remoto orbital para monitorar a floresta tropical da megaregião. O

nome Panamazônia como ficou denominado o projeto, serviu e serve atualmente

para designar a grande região compreendida pela floresta no Brasil e no conjunto

dos países amazônicos.

A Tabela 1 mostra a distribuição do domínio florestal amazônico não brasileiro em

relação a área total dos respectivos países. O tamanho final da área

panamazônica incluindo aquela do Brasil (5.082.539 km2) é 7.702.264 km2. Este

número define a distribuição ambiental da floresta amazônica na América do Sul,

ou seja, o Domínio Panamazônico. Este número foi o primeiro e talvez o principal

resultado obtido pelo projeto de cooperação. Principal porque mostra que pelo

menos 58% da área total dos países panamazônicos se encontram dentro do

contexto ambiental de florestas tropicais. Somos todos predominantemente

amazônicos como mostra a figura 1 onde as fronteiras panamazônicas estão

traçadas sobre as bordas dos países e o conjunto de 345 cenas LANDSAT que

cobrem todo o extenso domínio.

Neste texto são serão descritos alguns elementos marcantes da paisagem nativa

e antrópica da Panamazônia, principalmente aqueles passíveis de serem

observados e analisados em imagens do Satélite LANDSAT.

2. FLORESTAS

A Panamazônia é conhecida pela sua cobertura florestal densa. Verdadeiramente

a floresta densa (ombrófila-densa) é uma parte importante dos tipos de coberturas

ali instaladas a partir da última glaciação há 12.000 anos antes do presente.

Outros tipos importantes são as florestas abertas (ombrófila aberta) e as savanas

ou cerrados com uma extensa zona de transição entre elas. Os degraus andinos

Page 69: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-10

dão berço a florestas também tropicais que são denominadas selvas altas ou

selvas de piemonte. A distribuição dos tipos de florestas da Amazônia Legal

brasileira se encontra no anexo Amazônia Desflorestamento 95-97, página 10

(INPE,1997).

Este condomínio de feições florestais de expressão planetária vem sendo

submetido nos últimos quarenta anos a um severo processo de ocupação. Os

números mais recentes sobre a expansão da ação antrópica no Brasil, com

detalhes, está apresentado também no anexo acima mencionado enquanto que

informações gerais sobre os demais países são apresentadas em INRENA-Peru

(1996), CUMAT-Bolívia (1992), IGAC-Colômbia (1993), SAGECAN-Venezuela

(1993), ENGREF-Guiana Francesa (1994) e ENRIC (1994) para os demais países.

Informações muito didáticas são apresentadas no anexo da revista Veja número

1527.

O número do desflorestamento na Amazônia brasileira para agosto de 1996 era de

517.069 km2 ou 51.706.900 hectares. Ao se relacionar estes números com a área

aqui adotada para Amazônia Legal, (5.082.539 km2, incluindo todo o Maranhão),

chega-se ao valor de 10,17% de desflorestamento. Os estados que mais

contribuíram para este percentual são os estados de Mato Grosso e Pará. A

Tabela 2 mostra a distribuição do desflorestamento no período 95/96 e as áreas

dos estados amazônicos brasileiros. A tabela também mostra a taxa de

desflorestamento encontrada durante o período 77-96 e de acordo com esta taxa,

o possível prazo de existência das florestas nos respectivos estados.

Os números do desflorestamento para os outros países sul americanos foram

obtidos pelo Projeto Panamazônia gerenciado pelo INPE. No decorrer do projeto a

partir de 1992 foram criados e treinados grupos de trabalho nos diversos países,

sendo-lhes transferidas imagens gravadas pela Estação de Cuiabá. Resultados

finais sobre o desflorestamento foram obtidos para três países: Bolívia, Peru e

Guiana Francesa.

Page 70: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-11

O Peru através do Instituto Nacional de Recursos Naturais-INRENA reportou que

o índice de desflorestamento de suas florestas tropicais até 1990 foi de 9.20% da

cobertura original, representando um total de 69.482,37 km2 ou 6.948.237

hectares.

Na Guiana Francesa o ENGREF-Kourou apresentou em seu relatório de 1994 que

10.43% de florestas em sua área costeira haviam sido desmatadas até 1990. Este

índice aponta para um número em torno de 1.000 km2 de desflorestamento ou

1,10% da cobertura original daquele território francês.

A Bolívia através do Centro de Investigação do Uso Maior da Terra-CUMAT ,

avaliou que os bosques tropicais desmatados até 1990 somavam 23.974, 99 km2

ou 4.22% da área original de florestas.

Os demais países reportaram apenas parcialmente seus resultados ao Projeto

Panamazônia. Para estes países preferiu-se buscar figuras publicadas por ENRIC

(1994).

A Tabela 3 sintetiza a distribuição do desflorestamento nos domínios amazônicos

da América do Sul até o ano de 1990. No caso dos países como Colômbia,

Venezuela e Equador preferiu-se manter as áreas totais dos países ao invés de

usar os valores apenas dos domínios amazônicos da tabela 1, isto porque os

números obtidos do Projeto Panamazônia eram incompatíveis com aqueles

apresentados por ENRIC (op.cit).

3. RIOS

Os rios panamazônicos estão quase em sua totalidade na rede tributária do

Amazonas. Separam-se dele as bacias do Alto Orinoco na Venezuela, o Rio

Essequibo na Guiana, o Rio Courantyne na fronteira Guiana-Suriname e o Rio

Maroni da fronteira Suriname-Guiana Francesa. No Brasil devem ser mencionadas

bacias pequenas que drenam para o Atlântico. Estas incluem os rios Oiapoque e

Araguari no Amapá, o Rio Gurupi no Pará e o Rio Mearim no Maranhão.

Page 71: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-12

Os tributários e o próprio Rio Amazonas apresentam águas de cores diferenciadas

bem características nas imagens de satélite. Assim os rios de águas turvas como

o Amazonas e todos os outros afluentes com nascentes andinas aparecem nas

imagens em cores ou tons mais claros. Os rios de águas cristalinas ou negras

aparecem em cores ou tons escuros.

De tons claros são os dois principais formadores do Rio Amazonas no Peru: os

rios Ucayali e Marañon. O primeiro acomoda a origem do Amazonas junto ao

Nevado Queuhisha, um pico de 5.000 metros localizado nos Andes Ocidentais,

próximo de Arequipa, Peru. Neste local um riacho de nome Apacheta acomoda as

primeiras águas perenes do Rio Amazonas. (Palkiewicz e Goicochea, 1996;

Martini e Garcia, 1996).

De águas turvas existem também outros grandes tributários andinos como o Napo,

o Putumayo e o Caquetá. Os formadores do Rio Madeira como o Madre de Dios,

Beni, Grande e Mamoré imprimem a ele também a assinatura de águas turvas.

Rios negros estão localizados principalmente na calha norte do Amazonas e têm

suas cabeceiras nas serras divisoras Amazonas-Orinoco, ao longo das fronteiras

do Brasil com as Guianas e a Venezuela. Dentre estes devem ser mencionados o

próprio Rio Negro além do Uatumã, Trombetas, Paru e Jari.

Rios cristalinos são aqueles com as cabeceiras instaladas no Planalto Central: o

Tapajós com seus formadores Juruena e Teles Pires, o Xingu com seus

formadores principais Iriri e Coluene, e o conjunto Araguaia-Tocantins, não

tributários diretos mas parte da embocadura do Amazonas.

Os rios cristalinos principalmente o Tapajós e o Xingu vem sendo seriamente

impactados por atividade de garimpo. O rejeito síltico-argiloso destes garimpos

tem transformado as águas límpidas destes rios em águas turvas (Martini,1988).

Na Bacia do Rio Tapajós existem duas grandes fontes de turbidez por garimpos.

A primeira está no Vale do Rio Teles Pires, a jusante das cidades de Peixoto de

Azevedo e Alta Floresta, ambas no Estado do Mato Grosso. A segunda entre os

Page 72: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-13

rios Crepori e Jamanxim no sudoeste do Estado do Pará.Na Bacia do Xingu os

garimpos são mais extensos nas cabeceiras do Rio Fresco, para sul da cidade de

Tucumã, também no sul do Estado do Pará.

Os rios amazônicos mostram um potencial hidrelétrico invejável e alguns sítios

acomodam grandes lagos que produzem uma energia importante porque não

poluente e pouco impactante. As usinas atualmente em operação são: Samuel em

Porto Velho (RO), Curuauna em Santarém (PA), Tucuruí no baixo Tocantins e

Balbina no baixo Uatumã. Estas últimas representam exemplos opostos de

planejamento. Tucuruí é a maior hidrelétrica brasileira enquanto Balbina com um

lago de dimensões semelhantes não produz energia suficiente para suprir a

cidade de Manaus.

A usina de Procopondo no Rio homônimo do Suriname é a única unidade

hidrelétrica grande estabelecida fora do Brasil em terrenos amazônicos.

4. SOLOS E AGRICULTURA

Os padrões de agricultura nas imagens de satélite Landsat indicam que o

manejo tradicionalmente observado na região sul do Brasil foi aplicado apenas

localmente na Amazônia Legal. Dois fatores são prontamente identificados como

inibidores daquele procedimento: a pequena distribuição de solos ricos e

produtivos (e.g. latossolos vermelho-escuros) e a falta de condições geomórficas

adequadas para a agricultura ostensiva e mecanizada. As exceções são as

extensas áreas com soja da Chapada dos Parecis no Mato Grosso e as agrovilas

instaladas sobre solos muito nobres ao longo da Rodovia Transamazônica

próximo a Altamira no Pará.

A instalação de culturas perenes, adequadas ao ambiente amazônico, tem

crescido constantemente mostrando que além de boa produtividade elas ajudam a

inibir a erosão acelerada dos solos provocada pelos altos índices pluviométricos.

Culturas de chá, pimenta, cacau e outras vem se expandindo principalmente nos

estados do Amazonas e de Rondônia.

Page 73: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-14

A pecuária, entretanto, continua sendo o padrão mais densamente distribuído nas

áreas desflorestadas da Amazônia. A pecuária continua firmemente se

expandindo principalmente em Mato Grosso (região nordeste), sul de Rondônia,

Pará e mais recentemente no Acre. A experiência tem demonstrado que a

pecuária, além de mostrar uma produtividade cerca de 4 vezes inferior ã outras

regiões produtoras tipo Goiás e Triângulo Mineiro, ela provoca pelo pisoteio do

gado e pela erosão uma degradação acelerada dos solos. Esta degradação

aparece pela lateritização intensa e rápida das áreas desmatadas.

Alternativas para usos sustentáveis da terra são ainda muito discretas e se

resumem a questões acadêmicas junto a instituições de pesquisa que atuam na

região. Nesta linha de sustentabilidade deve ser ressaltada a convivência

harmônica dos seringueiros com a mata nativa no Estado do Acre. Famílias de

seringueiros por décadas vem explorando a mata nativa sem destruí-la enquanto

que pecuaristas em meses movem imensas matas semelhantes para pastagens.

Nos demais países panamazônicos aparecem com destaque as culturas de arroz

e cana de açúcar da região costeira da Guiana e do Suriname, e os imensos

campos de coca da Bolívia, do Peru e da Colômbia.

As áreas de arroz e de cana de açúcar tem crescido intensamente na Guiana,

principalmente ao redor das cidades de Georgetown e de Nova Amsterdam. Os

campos de coca vem crescendo rapidamente nas regiões de Cochabamba e de

Santa Cruz na Bolívia bem como no médio Ucayalli, ao redor da cidade de

Pucallpa no Peru. As imagens mostram também que os campos colombianos não

se expandiram tanto como nos países mencionados. A pouca expansão da coca

na Colômbia pode ser compensada pela presença de grandes campos. do alto Rio

Napo na região dominada pela cidade de Tena no Equador. Esta área mostra a

entrada rápida e intensa da cultura a partir do final dos anos 80.

Page 74: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-15

5. RECURSOS MINERAIS

Nos limites da Amazônia brasileira se encontram 3 das maiores minas para

exploração mineral atualmente em operações no planeta. Tratam-se das minas de

Carajás, do Rio Trombetas e do Rio Pitinga.

A chamada Província Mineral de Carajás, localizada no Estado do Pará, contem

como principal jazimento mineral 17.8 gigatoneladas de minério de ferro

(hematita). Secundariamente contem 1.1 gigatoneladas de minério de cobre além

de ouro, prata e molibdênio em quantidades menores porem consideradas

também como jazimentos.

Os platôs próximos do baixo Rio Trombetas no município de Oriximiná abrigam

uma jazida de 600 megatoneladas de bauxita, minério de alumínio.

O alto vale do Rio Pitinga, formador do Uatumã no Estado do Amazonas acomoda

um grande jazimento de cassiterita contendo 270.000 toneladas de estanho.

Outros jazimentos expressivos em atividade ou em reserva são: Serra do Navio

(AP) com manganês, Morro dos Sete Lagos (AM) com nióbio e terras raras, Serra

Pelada (PA) com ouro e Paragominas (PA) com alumínio.

O farto conjunto de jazimentos minerais conhecidos na Amazônia não se repete

nos demais países panamazônicos. Este fato deve-se certamente a falta de

conhecimento e de trabalhos sistemáticos de mapeamento como aqueles iniciados

pelo Projeto RADAMBRASIL em meados da década de 60.

As imagens as grandes minas citadas anteriormente não provocam impactos tão

significativos à paisagem e ao meio ambiente físico quanto aqueles descritos

anteriormente para os garimpos. Observa-se que os recursos hídricos envolvidos

na mineração não carregam rejeitos e quando existem ficam decantando em lagos

isolados. Verdadeiramente, as bordas das províncias minerais como no Projeto

Carajás se transformaram em escudos contra a expansão do desflorestamento.

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DSR/INPE P.R.Martini 3A-16

Petróleo e gás são outros bens minerais intensamente explorados no domínio

panamazônico. A chamada Amazônia Peruana (Peruvian Amazon), por exemplo,

contem reservas suficientes a ponto de instalar um imenso oleoduto que sai do

Rio Tigre na fronteira com o Equador e do baixo Rio Maroñon para o porto de

Bayovar no Pacífico. O oleoduto mede mais que 1.300 quilômetros, cerca da

metade em domínio de floresta tropical. O Brasil também contem reservas

importantes de gás descobertos no alto Rio Tefé, Estado do Amazonas. Os furos

de sondagem ali são identificados nas imagens por um desflorestamento tipo

pequenas asas deltas. Reservas de petróleo também são observadas na

Amazônia Venezuelana.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA

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la Capacidad de Uso Mayor de la Tierra. La Paz, Bolivia.

-DNPM (1995) Economia Mineral do Brasil. Departamento Nacional da Produção

Mineral. Secretaria de Minas e Metalurgia. Ministério das Minas e Energia.

Brasilia.

-ENGREF (1994). Projet Panamazonia Première Phase. Ecole Nationale de Genie

Rural des Eaux et des Forets, Centre de Kourou, Guiane Française. Setembre.

-ENRIC (1994) A Source Book on Tropical Forest Mapping and Monitoring through

Satellite Imagery: The Status of Current International Efforts. Environmental and

Ntural Resources Information Center. Arlington, VA. June.

-Fioravante, C. (1995). O Rio Amazonas que não está no Mapa. Revista Nova

Escola, ano X n.86. Editora Abril S.A. São Paulo. Agosto.

-IGAC (1993). Relatorio sobre el Estado Actual del Proyecto IGAC-INPE. Instituto

Geográfico Agustin Codazzi, Bogotá, Colombia.

Page 76: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-17

-INPE (1994). Technical Cooperation and Training within the Panamazonia Project:

a Proposal to UNEP. Brazilian National Institute of Space Research, São Jose

dos Campos SP. October.

-INPE (1997). Amazônia: Desflorestamento 1995-1997. Instituto Nacional de

Pesquisas Espaciais - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente. MCT-MMA. São

José dos Campos SP.

-INRENA (1996). Monitoreo de la Deforestacion en la Amazonia Peruana. Instituto

Nacional de Recursos Naturales. INR-48-DAGMAR. Lima, Peru.

-Martini, P.R. (1988). O Declínio de um Grande Rio Brasileiro Detectado por

Imagens LANDSAT. V Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.1.

Natal RN, 11-15 de outubro de 1988.

-Martini, P.R. (1993). Panamazonia Project to Monitor South America Tropical

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Latin America Remote Sensing Specialists. Cartagena de Indias, Colombia.

October.

-Martini, P.R; Garcia, J.W. (1996) Depicting the Headwaters of the Amazon River

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Photogrammetry and Remote Sensing, vol. XXXI, part B7. Vienna, Austria.

-Palkiewicz, J.; Goicochea, Z.N. (1996). Resumen de Actividades de la Expedicion

Cientifica Internacional para Estabelecer de Manera Geograficamente Valida el

Verdadero Origen del Rio Amazonas. Sociedad Geografica de Lima, Peru.

Julio.

-SAGECAN (1993). Deforestacion em el Bosque Lluvioso Tropical: uma

Perspectiva Multitemporal. Proyecto Panamazonia-Caso Venezuela.

ServicioAutonomo de Geografia y de Cartografia Nacional. Ministerio del

Ambiente y Recursos Naturales Renovables. Caracas, Venezuela.

-VEJA (1997). Amazônia. Anexo do número 1527. Ano 30 n.5. Dezembro, 24.

Page 77: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-18

Tabela 1

ÁREA DE ESTUDO (SA) X ÁREA DE PAÍS (CA)

PAIS SA (km2) CA (km2) SA/CA(%) Bolívia 567,303 1,098,581 51.63

Colômbia 380,000 1,138,891 33.36 Equador 76,761 270,670 28.35

Guiana Francesa 91,000 91,000 100.00 Guiana 214,960 214,960 100.00 Peru 755,605 1,285,220 58.79

Suriname 142,800 142,800 100.00 Venezuela 391,296 912,050 42.00

Total 2,619,725 5,154,172 50.82

Tabela 2

FIGURAS DO DESFLORESTAMENTO NA AMAZÔNIA LEGAL EM AGOSTO/1996

ESTADO

ÁREA = A

km2

DEFLOR

.(D) km2

% TAXA (T)

MÉDIA km2/ano

A - D T

ACRE 153.698 3.742 8,94 433 323 AMAPÁ 142.359 1.782 1,25 9 15.619 AMAZONAS 1.567.954 27.434 1,74 1.023 1.505 # MARANHÃO 329.556 99.338 30,14 1.061 217 MATO GROSSO 901.421 19.141 13,21 6.543 119 PARÁ 1.246.833 176.138 14,12 6.135 174 RONDÔNIA 238.379 48.648 20,40 2.432 78 RORAIMA 225.017 5.361 2,38 214 1.026 TOCANTINS 277.322 5.483 9,18 320 787 AMAZÔNIA 5.082.539 517.069 10,17 18.161 251

Fonte: PROJETO PRODES - DESFLORESTAMENTO 95-97

# Área total do Estado

Comentário: GTH

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DSR/INPE P.R.Martini 3A-19

Tabela 2

DESFLORESTAMENTO NOS DOMÍNIOS PANAMAZÔNICOS EM 1990

Desflorestamento (km2) Domínio (km2) %

BOLÍVIA 23.974 567.303 4,22 BRASIL 415.200 5.082.539 8,16 *COLOMBIA 129.700 # 1.138.891 11,38 *EQUADOR 67.630 #270.670 24,98 GUIANA 5.190 214.960 2,41 GUIANA FRANCESA 1.017 91.000 1,11 PERU 69.482 755.605 9,20 SURINAME 3.200 142.800 2,24 *VENEZUELA 194.530 #912.050 21,32 909.923 9.175.818 9,91

# Inclui bosques tropicais fora do domínio amazônico.

# Inclui terrenos fora do domínio amazônico. Fontes: - Projetos PRODES E PANAMAZÔNIA (INPE).

- ENRIC-94

Page 79: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3A-20

Figura 1 – Limite da Panamazônia

Page 80: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

C A P Í T U L O 3

SENSORIAMENTO REMOTO NO ESTUDO DO MEIO AMBIENTE

Parte B:

IMAGENS PARA MAPEAMENTO GEOLÓGICO E LEVANTAMENTO DE RECURSOS MINERAIS: RESUMO

PARA USO DOS CENTROS DE ATENDIMENTO A USUÁRIOS-ATUS DO INPE.

PAULO ROBERTO MARTINI1 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS COORDENADORIA DE OBSERVAÇÃO DA TERRA

DIVISÃO DE SENSORIAMENTO REMOTO

1 [email protected]

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-2

ÍNDICE

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-3

LISTA DE TABELA ................................................................................... 3B-12

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 3B-5

2. APRESENTAÇÃO DE PRODUTOS ...................................................... 3B-5

3. CONTEÚDO DE INFORMAÇÃO ........................................................... 3B-6

3.1 BANDAS: ATRIBUTOS ESPECTRAIS .............................................. 3B-6

3.2 ESCALAS E RESOLUÇÃO: ATRIBUTOS ESPACIAIS ..................... 3B-9

3.3 ATRIBUTOS TEMPORAIS ................................................................ 3B-10

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 3B-11

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-4

1. INTRODUÇÃO

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-5

Imagens de satélites, principalmente aqueles de perfis tecnológicos

semelhantes ao LANDSAT, são ferramentas efetivas para estudos geológicos.

Objetivamente pode-se identificar 6 campos principais onde as imagens tem

apresentado significativas contribuições. Nestes campos as imagens são

ferramentas cotidianas.

1.Mapeamento de litologias ou de rochas.

2.Mapeamento de estruturas geológicas tipo dobras, falhas, fraturas.

3.Levantamento hidrogeológico (água subterrânea).

4.Prospecção de óleo e de gas (petróleo)

5.Prospecção de bens minerais (ouro, cobre, ferro)

6.Impactos ambientais: garimpos, erosão, escorregamentos.

2. APRESENTAÇÃO DE PRODUTOS

Os produtos usualmente utilizados para estas aplicações levam em conta

primeiramente o conteudo de informações da imagem. Este conteúdo temático

depende dos atributos espectrais, temporais e espaciais. Além disto, os

produtos para os campos acima mencionados podem ser apresentados como

imagens em papel (analógicos) ou em meio digital. Neste contexto sempre que

a fotointerpretação tenha um papel preponderante sobre a integração de dados

de diferentes fontes, existe uma preferência pela imagem em papel preto e

branco, ou seja monoespectral.

Para mapeamentos litológicos/estruturais e levantamentos para hidrogeologia

utiliza-se preferencialmente imagens em papel preto e branco. As escalas

variam de 1:250.000, para levantamentos regionais, a 100.000 para trabalhos

de semidetalhe e 1:50.000 para mapas de detalhe.

Para estudos de prospecção para petróleo e bens minerais utilizam-se

produtos digitais, uma vez que a integração de dados multifontes através do

uso de sistemas de informações georeferenciadas (GIS) é um procedimento

comum.

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-6

A avaliação de impactos ambientais sobre o meio ambiente físico pode ser

feita por produtos em papel colorido, uma vez que a vegetação e a água são

importantes indicadores . Nos estudos sobre impactos ambientais de projetos

tipo represas ou unidades industriais, chamados RIMAS ou EIA-RIMAS, como

envolvem também dados de outras fontes, usam-se preferencialmente dados

apresentados em mídia ótica (CD ROM) ou magnética (dat ou exabyte).

3. CONTEÚDO DE INFORMAÇÃO

Para que um produto possa conter maior conteúdo de informaçao temática é

necessário que se agregue a ele os melhores atributos possíveis para uma

cena gravada segundo a organização alvo, sensor, sol e data. Assim se um

alvo na superfície da Terra reflete seletivamente a radiação solar, precisamos

selecionar as bandas que registrem melhor esta refletividade (atributo

espectral) bem como o período sazonal onde ele se apresenta mais detectável

(atributo temporal) conhecendo se os alvos estudados tem expressão na

escala e na resolução da imagem (atributos espaciais).

Situações mais típicas para seleção de imagens com maior conteúdo de

informaçoes para aplicações geológicas são apresentadas a seguir. O objetivo

sempre é o de agregar às imagens o melhor dos atributos espectrais, espaciais

e temporais.

3.1 BANDAS: ATRIBUTOS ESPECTRAIS

As rochas no Brasil estão constantemente associadas a solos e vegetação. O

comportamento das rochas nas imagens é portanto uma combinação das

respostas dos elementos rocha/solo/vegetação.

No caso de solos não transportados cobertos por vegetação nativa, o

comportamento das rochas se torna mais típico na banda do infravermelho

próximo. Esta banda corresponde a LANDSAT ETM-4, SPOT HRG-3 e CBERS

CCD-4 Diz-se que quanto mais básica for uma rocha (maior conteúdo de

elementos tipo Fe e Mg) mais escura ela aparece no infravermelho próximo.

Cabe mencionar como opção de muito baixo custo a banda pancromática do

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-7

sensor IR-MSS do CBERS. Esta banda diferentemente das outras bandas PAN

abrange parte do infravermelho próxima. As outras terminam no início do

infravermelho.

Na faixa visível correspondente a banda do vermelho tanto as rochas ácidas

quanto as básicas mostram assinaturas claras sempre que a vegetação não

seja alta e densa tipo a mata amazônica. Esta banda é a ETM-3 ou HRG-2 ou

CCD-3. A banda pancromática-PA do SPOT-5 poderia também ser

recomendada. Na faixa do visível e em domínio amazônico pode-se esperar

uma contribuição melhor da banda correspondente ao verde ou seja ETM-2,

HRG-1 e CCD-2.

Trabalhos geológicos que envolvam, portanto, mapeamentos de rochas

(litologias), de estruturas ou com objetivo de estudar água subterrânea, serão

bem atendidos por imagens da banda correspondente ao infravermelho

próximo, se possível com o apoio de uma banda do visível, preferencialmente a

centrada na faixa do verde.

Trabalhos geológicos voltados a prospecção de bens minerais como cobre,

chumbo, zinco, ouro, óleo ou gás, envolvem procedimentos de processamento

digital e integração de dados. Nestas situações torna-se necessário explorar

com mais profundidade os atributos espectrais das imagens. Assim o

recomendável seria que o usuário utilizasse todo o acervo de bandas dos

sensores, tanto na faixa visível quanto no infravermelho: 8 bandas ETM ou 5

bandas HRG ou 5 bandas CCD.

A questão é que o usuário normalmente pede para um processamento digital

mais simples um conjunto de 3 bandas. No caso de se tornar necessária a

seleção de 3 bandas para objetivos de prospecção deve-se buscar ao máximo

bandas que cubram todo o espectro ótico, ou seja: visível, infravermelho

próximo e o de ondas curtas (short wave infrared). Assim além das bandas do

verde e do infravermelho próximo recomenda-se tambem a banda ETM-7 ou

HRG-4. A banda ETM-7 na verdade foi definida a pedido da própria

comunidade geológica americana uma vez que tem correlação com a presença

de hidroxilas em argilas. Argilas hidroxiladas são indicadoras de possíveis

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-8

ocorrências de rochas ricas em cobre, chumbo e zinco. Deve ser entretanto

ressaltado que os melhores desempenhos da ETM-7 foram observados em

condições de baixa densidade de cobertura vegetal. No ambiente de florestas

densas como nos remanescentes de mata atlântica ou na Amazônia, os

desempenhos das bandas ETM-5 e ETM-7 para Geologia são semelhantes,

trazendo informações sobre o dossel da vegetação e não sobre os solos ou

rochas.

Uma ultima opção interessante é o produto composto pelas bandas HRG-2 e 3

do SPOT-5 junto com o seu canal pancromático. Nesta combinaçâo se

associam bons atributos espectrais com a ótima resolução espacial de 2.5

metros da banda PA .

Os produtos recomendados para prospecção em Geologia são os digitais. Se

analógicos devem ser sempre coloridos.

Estudos sobre áreas onde o meio ambiente físico tenha sido impactado devem

ser suportados por uma combinação de bandas que mostrem a situação das

águas, da cobertura vegetal e do conjunto rocha/solo. Assim para domínios de

floresta densa a composição RGB: ETM-543, HRG-432 e CCD-342 atendem a

maior parte dos objetivos. Terrenos de baixa densidade vegetal (não

amazônicos) serão melhor atendidos por composições “falsa-cor normais”, ou

seja com RGB: ETM-432 ou HRG-321, ou mesmo CCD-432. Estudos recentes

mostram que o desempenho do IRMSS-CBERS em bandas pancromática e do

infravermelho de ondas curtas (pan+7+8 em GBR) é muito bom para estudos

geológicos em terrenos não amazônicos.

Estudos sobre impactos ambientais, os RIMAS ou EIA-RIMAS, seguem aquilo

que foi descrito para as áreas impactadas apenas que neste caso os produtos

devem ser apresentados em mídia digital. O estudo de áreas já impactadas,

pelas análises de campo podem recomendar a geração de produtos

fotográficos coloridos.

3.2. ESCALAS E RESOLUÇÃO: ATRIBUTOS ESPACIAIS

Page 88: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3B-9

Os principais atributos espaciais ou geométricos das imagens de satélites para

a área de Geologia dizem respeito à relação entre o tamanho da cena e o

quadro sinótico da área imageada (escala) e a dimensão do elemento de

resolução da cena (pixel) no terreno.

Um pixel menor permite uma escala maior mas sempre com restriçoes quanto

ã dimensão da área coberta pela imagem. Assim para um pixel de 30 metros

como aquele do Mapeador Temático pode-se chegar a uma escala de 1:50.000

mas a área coberta pela imagem será a menor, ou seja, 45 quilômetros de

lado. Se o interesse do usuário for por uma área grande, equivalente ao de

uma cena LANDSAT completa, serão necessárias 16 imagens na escala

1:50.000, ou apenas 1 imagem em escala 1:250.000 ou menor. Se o usuário

estiver interessado em levantamentos geológicos regionais a imagem de

1:250.000 terá naturalmente melhor relação custo/benefício do que a de

50.000, embora mostre menos detalhes.

O pixel PAN do SPOT tem possibilidade de suportar ampliações fotográficas de

escala 1:25.000 sem perder o contexto de cena que define claramente as

bordas dos diversos alvos. Ampliações 1:25.000 a partir de um pixel de 30

metros como aquele do TM fazem com que as bordas dos alvos apareçam

serrados perdendo-se o entendimento do contexto da cena.

O processamento digital sobre dados SPOT ou LANDSAT permite que realces

de borda ou de contraste melhorem bastante as escalas máximas de

ampliação. Assim imagens TM melhoradas por processamento em computador

podem ser ampliadas até 1:25.000 sem perder seu conteúdo de informação

geológica. Imagens SPOT-PAN registradas com canais XS podem chegar a

escala de 1:15.000 mantendo aínda atributos em boas condições para estudos

geológicos.

3.3 ATRIBUTOS TEMPORAIS

O contexto temporal das imagens para Geologia não tem naturalmente a

importância necessária de uma aplicação em Agricultura. Geralmente busca-se

para Geologia a imagem livre de nuvens, com maiores índices de visibilidade e

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DSR/INPE P.R.Martini 3B-10

de conteúdo/qualidade da informação gravada. Existe entretanto um efeito

temporal nas imagens que influencia fortemente o conteúdo de informação

geológica: trata-se do sombreamento.

O sombreamento é o efeito observado nas imagens no qual as faces das

vertentes voltadas para o sol ficam mais claras do que as faces opostas à

iluminação da cena que ficam mais escuras. Este efeito provoca um realce

para as feições do relevo como cristas, vales, drenagens, alinhamentos de uma

forma geral. Este efeito é mais intenso quanto mais baixo for a ângulo de

elevação solar na gravação da cena. No caso do hemisfério sul os ângulos

mais baixos de elevação do sol ocorrem entre os meses de junho e agosto.

O sombreamento em situações extremas pode subverter até resoluções

geométricas. Observa-se que imagens com resolução mais grosseira gravadas

com baixo ângulo solar mostram com maior detalhe os atributos de relevo do

que cenas com resolução mais fina gravadas com o sol mais alto. Exemplos

conhecidos mostram que imagens de 80 metros de resolução gravadas com

ângulos em torno de 33 graus mostram feições geológicas e geomorfológicas

mais nitidamente do que imagens com 30 metros de resolução de mesma

latitude coletadas com elevação de sol acima de 50 graus.

Para mapeamentos geológicos e mesmo estudos de prospecção mineral onde

a estrutura geológica exerça o principal controle, a seleção de cena deve

contemplar também a busca por imagens com baixos ângulos de elevação

solar.

Deve ser mencionado também que em situações extremamente especiais onde

os alinhamentos de relevo ou de drenagen se estendem na direção exata do

azimute solar não existirão condições de iluminação para gerar os realces

acima descritos.

4.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Balieiro, M.G.; Martini, P.R. (1986) Exemplos de Análise Geológica

Comparativa entre dados SIR-A, LANDSAT, SLAR e SKYLAB (resumo). IV

Page 90: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3B-11

Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.1, pg.78. Gramado, RS.

Agosto 10-15, 1986.

Rodrigues, J.E.; Liu, C.C. (1988) A Geometria de Iluminação Solar e sua

Influência na Observação de Estruturas Geológicas em Imagens Orbitais. V

Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.2, pg.294-302. Natal,

RN. Outubro 11-15, 1988

5. TABELA DOS SENSORES E BANDAS COM AS PRINCIPAIS APLICAÇÒES EM GEOLOGIA

Satélite LANDSAT 7 SPOT5 CBERS

Sensores ETM+ HRG CCD IR-MSS WFI BANDAS 1 2 3 4 5 6 7 P

A1 2 3 4 P 1 2 3 4 P

5P6

7 8 9 10 11

Mapeamento NF

B G R B G R B G R R B G B RG

Litológico F

B G R B R G B G R G B R BR

G

Geologia G M R B R G B R B G M

Page 91: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE P.R.Martini 3B-12

Urbana Mapeamento M M M M M M

Estrutural Águas M M M M M M

Subterrâneas Prospeção B G R B G R M B R G G B R

Mineral Oleo e Gás G R B G R B B G R M

(Petróleo) Ambientes

NF B R G B R G B G R R G B B R

G Impactados

F G R B G R B B G R G R B G R

B Eia-Rima

NF B R G B R G B G R G R B B R

G Eia-Rima

F B G R M G R B B G R G R B R

B G

ACROGRAMAS USADOS NA TABELA

B: COR AZUL NA COMPOSIÇÃO COLORIDA

CCD: CAMERA DE ALTA RESOLUÇÃO DO CBERS

EIA: ESTUDOS DE IMPACTOS AMBIENTAIS

ETM+: MAPEADOR TEMÁTICO AVANÇADO, principal sensor do LANDSAT 7

F: FLORESTA: COBERTURA FLORESTAL DENSA-AMAZÔNIA

G: COR VERDE NA COMPOSIÇÃO COLORIDA

HRG: ALTA RESOLUÇÃO GEOMÈTRICA, principal sensor do satélite SPOT-5

IR-MSS: VARREDOR MULTI-ESPECTRAL INFRAVERMELHO DO CBERS

M: IMAGEM EM PRETO E BRANCO N: NÃO FLORESTA: ÁREA FORA DO DOMÍNIO AMAZÔNICO

P: MODO PANCROMÁTICO DO IR-MSS DO CBERS

PAN: MODO PANCROMÁTICO do LANDSAT-7

PA: MODO PANCROMÁTICO DO SPOT-5

P5: MODO PANCROMATICO DO CCD-CBERS

R: COR VERMELHA NA COMPOSIÇÃO COLORIDA

RIMA: RELATÓRIO DE IMPACTO SOBRE O MEIO AMBIENTE WFI: IMAGEADOR DE GRANDE VISADA DO CBERS

Page 92: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 1

C A P Í T U L O 4

T E C N O L O G I A E S P A C I A L N O E S T U D O D E F E N Ô M E N O S

A T M O S F É R I C O S

J o r g e C o n r a d o C o n f o r t e1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE

1 [email protected]

Page 93: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 2

Page 94: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 3

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 4-7

2. APLICAÇÕES DOS DADOS COLETADOS PELOS SATÉLITES METEOROLÓGICOS .............................................................................. 4-10

2.1 VENTO ................................................................................................ 4-11

2.2 PRECIPITAÇÃO ................................................................................. 4-12

2.3 SONDAGENS ATMOSFÉRICAS ........................................................ 4-14

2.4 RADIAÇÃO .......................................................................................... 4-17

2.5 OZÔNIO ............................................................................................... 4-19

2.6 MEDIDAS DE CO ................................................................................ 4-19

2.7 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR ...................................... 4-21

3. CONCLUSÃO ......................................................................................... 4-21

4. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................... 4-22

Page 95: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 4

Page 96: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 5

LISTA DE FIGURAS

1 - PRIMEIRA IMAGEM OBTIDA PELO SATÉLITE TIROS1 ...................... 4-7

2 - DISPOSIÇÃO DOS SATÉLITES METEOROLÓGICOS DE ACORDO COM SUAS ÓRBITAS ............................................................................ 4-9

3 - ÓRBITA DO SATÉLITE TRMM ............................................................... 4-9

4 - IMAGENS SATÉLITE GOES-E INFRAVERMELHO, VISÍVEL, INFRAVERMELHOR(VAPOR D'ÁGUA) E MICROONDAS SATÉLITE DMSP (SENSOR SSM/I) ........................................................................ 4.10

5 - VENTO ESTIMADO USANDO DADOS DO SATÉLITE GOES-8 .......... 4-12

6 - PRECIPITAÇÃO ESTIMADA USANDO DADOS DO CANAL INFRAVERMELHO DO SATÉLITE GOES ............................................. 4-13

7 - CAMPO DE PRECIPITAÇÃO OBTIDO ATRAVÉS DO RADAR METEOROLÓGICO DO SATÉLITE TRMM ............................................ 4-13

8 - PERFIL VERTICAL DE TEMPERATURA OBTIDO ATRAVÉS DE DADOS DO SATÉLITE NOAA 14 ........................................................................ 4-15

9 - CAMPO DE TEMPERATURA EM 500 HPA OBTIDO A PARTIR DE DADOS DO SATÉLITE NOAA 14 .......................................................... 4-16

10 - CAMPO DE UMIDADE RELATIVA 1000 HPA OBTIDO A PARTIR DE DADOS DO SATÉLITE NOAA 14 ........................................................ 4-17

11 – RADIAÇÃO DE ONDA CURTA ABSORVIDA, OBTIDA A PARTIR DE DADOS DO SATÉLITE NOAA ............................................................ 4-18

12 - RADIAÇÃO DE ONDA LONGA EMITIDA, OBTIDA A PARTIR DE DADOS DO SATÉLITE NOAA ............................................................ 4-18

13 - OZÔNIO MEDIDO EM 09/06/2000, A PARTIR DO SATÉLITE ERS-2 4-19

14 - CONCENTRAÇÃO DE CO MEDIDA PELO SENSOR MOPITT DO

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DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 6

SATÉLITE TERRA .............................................................................. 4-20

15 - EMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR SATÉLITE NOAA ......... 4.21

Page 98: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 7

1. INTRODUÇÃO

Os primeiros satélites, com instrumento meteorológico a bordo, foram lançados

em 17 de fevereiro de 1959 (Vanguard 2) e 7 de agosto de 1959 (Explorer 6)

mas, devido a problemas com estes satélites as informações obtidas, não

tiveram grande utilidade. O primeiro satélite que teve sucesso na obtenção de

dados meteorológicos foi o Explorer7, lançado em 13 de outubro de 1959 com

um radiômetro desenvolvido por Verner Suomi e seus colaboradores da

Universidade de Wisconsin. Com as informações obtidas foram feitos os

primeiros mapas aproximados da radiação refletida e emitida (na faixa do

infravermelha) pelo sistema terra e a atmosfera. O primeiro satélite com

finalidade de aplicação exclusivamente meteorológica foi lançado em 1 de abril

de 1960, o TIROS 1, na Figura 1 pode-se observar a primeira imagem

transmitida por este satélite.

Fig. 1 - Primeira imagem obtida pelo satélite TIROS 1

Page 99: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 8

Após o lançamento deste satélite, e com o avanço na área de eletrônica e

informática, e com o desenvolvimento de novos sensores e softwares, os

dados obtidas pelos satélites meteorológicos puderam então ser aplicados aos

mais diversos campos de interesse da meteorologia.

Os satélites meteorológicos podem ser classificados de acordo com sua órbita

em três diferentes classes:

GEOESTACIONÁRIOS

POLARES

TROPICAIS

Os satélites de órbita geoestacionária são assim denominados pois

aparentemente eles se mantêm fixos sobre um mesmo ponto na superfície da

Terra. Estão localizados a 36.000 km acima da superfície da Terra, permitindo

desta forma um monitoramento continuo dos fenômenos atmosféricos que se

desenvolvem na área de visada do satélite. A principal característica deste

satélite e a obtenção de uma nova imagem a cada 30 minutos. Outro fator

importante associado a este tipo de satélites está relacionado com a área de

cobertura, bem superior aos demais tipos de órbita acima mencionados, em

razão da altitude em que está posicionado. Em função de estarem colocados

sobre a linha do equador as regiões polares não são monitoradas pelos satélite

geostacionários.

Os satélites de órbita polar estão posicionados geralmente entre 700 e 800 km

acima da superfície terra. Têm em geral um período orbital de 98 a 102 minutos

o que fornece um total de aproximadamente 14 órbitas por dia. Em função da

sua altitude, estes satélites cobrem uma faixa bem estreita da Terra por onde

estão se deslocando. A principal característica deste satélite é que as regiões

polares têm um monitoramento mais detalhado. Na Figura 2, podemos

observar a rede de satélites meteorológicos que são utilizados no

monitoramento dos principais fenômenos meteorológicos.

Page 100: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 9

Fig. 2 - Disposição dos satélites meteorológicos de acordo com suas órbitas.

Nesta figura não esta incluída a órbita do primeiro satélite com objetivo

exclusivo de adquirir informações meteorológicas na região tropical, ou seja o

satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), lançado em 27/11/1997.

Este satélite esta localizado numa órbita inferior ao dos tradicionais satélites de

órbita polar, ele esta posicionado a 350 km acima

da superfície terrestre, com uma inclinação de 35° em relação a linha do

equador, Figura 3.

Fig. 3 - Órbita do satélite TRMM.

Page 101: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 10

2. APLICAÇÕES DOS DADOS COLETADOS PELOS SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Os satélites meteorológicos atualmente operacionais obtêm informações em

três faixas do espectro eletromagnético, isto é: na faixa do infravermelho,

visível, infravermelho (vapor d'água) e microondas. A seguir estão imagens

obtidas pelos satélites nestas faixas de observação Figura 4.

Fig. 4 - Imagens do satélite GOES-E na faixa do infravermelho, visível,

infravermelho (vapor d'água) e microondas satélite DMSP (sensor SSM/I)

Page 102: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 11

Inicialmente, a aplicação principal dos dados coletados pelos satélites

meteorológicos, tinha como objetivo principal a observação dos deslocamentos

dos sistemas frontais e o desenvolvimento de sistemas locais. Estas

informações eram utilizadas para a análise subjetiva das condições

meteorológicas predominantes em pequena ou grande escala.

Com o desenvolvimento de softwares, diversas metodologias foram

desenvolvidas para a aplicação das informações coletadas por estes satélites.

Deve-se salientar a importância que os dados coletados por estes satélites têm

para determinadas regiões, seja pela carência de uma rede de observações

adequada ou por se encontrarem em regiões remotas (florestas, desertos,

oceanos, etc). A seguir serão mostradas resumidamente, algumas aplicações

usando os dados obtidos através dos satélites meteorológicos.

2.1. - VENTO

A metodologia de extração de ventos usando dados de satélites

geoestacionários é realizada usando-se informações de duas imagens

sucessivas (intervalo de 30 minutos). A velocidade do vento é estimada

calculando-se o deslocamento da nuvem nas duas imagens e dividindo-se

então pelo intervalo de tempo entre estas imagens. Eles são estimados para

três níveis da atmosfera, alto, médio e baixo, sendo atribuída para cada nível

uma cor para representá-los.

Na Figura 5, pode-se observar a velocidade do vento estimada usando-se esta

metodologia.

Page 103: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 12

Fig. 5 - Vento estimado usando dados do satélite GOES –8.

2.2 - PRECIPITAÇÃO

A precipitação é outra variável que pode ser avaliada usando informações

obtidas pelos diversos sensores a bordo dos satélites meteorológicos (que

operam nas bandas do visível, infravermelho, e microondas). As técnicas que

utilizam os dados dos sensores nas bandas do visível, infravermelho e

microondas são denominadas de técnicas indiretas de avaliação da

precipitação, pois estes sensores não medem diretamente a precipitação.

Somente através do radar meteorológico, a bordo de satélite é possível avaliar

diretamente a precipitação, o satélite TRMM no presente momento é o único

que nos permite obter medidas diretas de precipitação. Na Figura 6, podemos

observar o campo de precipitação estimado usando informação do canal

infravermelho do satélite GOES.

Page 104: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 13

Fig. 6 - Precipitação estimada usando dados do canal infravermelho do

satélite GOES.

Na Figura 7 observa-se o campo de precipitação obtido pelo radar

meteorológico a bordo do satélite TRMM.

Fig. 7 - Taxa de precipitação obtida através do radar a bordo do satélite TRMM

Page 105: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 14

2.3 - SONDAGENS ATMOSFÉRICAS

Um produto de fundamental importância obtido através dos satélites

meteorológicos são as sondagens atmosféricas. A sondagem da estrutura

vertical da atmosfera nos fornece a variação dos campos de temperatura,

umidade e vento, campos estes que são de fundamental importância no

conhecimento da estabilidade da atmosfera. No Brasil, em somente algumas

estações da rede de observação meteorológica, é feita uma única observação

por dia. Esta carência de informações não nos permite o conhecimento preciso

da estrutura vertical da atmosfera. Com os sensores HIRS (High Resolution

Infrared Radiation Sounder) e AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit),

instalados a bordo dos satélites polares da série NOAA, podemos obter a

variação dos campos de vento, temperatura e umidade na vertical.

Nas figuras 8, 9 e 10 podemos observar o perfil vertical de temperatura e

umidade para a cidade de Cuiabá, e os campos de temperatura e umidade

obtidos com informações derivadas dos dados recebidos pelos sensores a

bordo do satélite NOAA-14.

Page 106: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 15

Fig. 8 - Perfil vertical de temperatura obtido através de dados do satélite

NOAA 14.

Estes perfis verticais são de fundamental importância em meteorologia, pois

eles nos permitem avaliar a estabilidade da atmosférica, ou seja, se existe a

possibilidade do desenvolvimento de sistemas convectivos.

Page 107: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 16

Fig. 9 - Campo de temperatura em 500 hPa obtido a partir de dados do

satélite NOAA-14

Page 108: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 17

Fig. 10 - Campo de umidade relativa 1000 hPa , obtido a partir de dados do

satélite NOAA-14

2.4 - RADIAÇÃO

A radiação solar que atinge o topo da atmosfera é da ordem de 1365 Watts/m2 ,

deste total em média, somente a metade atinge a superfície da terra, trinta

porcento é refletida para o espaço e 20 porcento é absorvida pelas nuvens,

poeiras e gases do efeito estufa. Portanto, a medida da radiação atmosférica

usando satélites, é de fundamental importância para uma melhor compreensão

do clima. Nas Figuras 11 e 12 podemos observar a medida da radiação de

onda curta e longa realizada a partir das informações coletadas pelos satélite

da série NOAA.

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DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 18

Fig. 11 - Radiação de onda curta absorvida, obtida a partir de dados do satélite

NOAA.

Fig. 12 - Radiação de onda longa emitida, obtida a partir de dados do satélite

NOAA.

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DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 19

2.5 - OZÔNIO

O primeiro dado disponível relacionado com a diminuição da camada de ozônio

foi observado na estação Antártica japonesa Syowa em 1982. O cientista inglês

J. Lovelock, foi quem descobriu a influência do CloroFluorCarbono (CFC) como

o principal mecanismo na diminuição do ozônio na região Antártica. A partir de

1978, com o satélite de órbita polar Nimbus 3, vem sendo realizadas medidas

da concentração de ozônio na atmosfera. Na figura 13, podemos observar o

resultado da medida feita pelo satélite ERS-2, na qual a camada de ozônio

atingiu o seu nível mais baixo, em 9 de setembro de 2000.

Fig. 13 - Ozônio medido em 9/6/2000 a partir do satélite ERS-2.

2.6 - MEDIDAS DE CO

A medida do CO na atmosfera tornou-se possível com o lançamento do satélite

TERRA em 19 de dezembro de 1999, um projeto comum dos Estados Unidos,

Canadá e Japão. Este satélite tem a bordo o sensor MOPITT (Measurements

of Pollution in the Troposphere), cuja finalidade principal é a medida da

poluição. Os dados obtidos por este sensor são de fundamental importância,

pois o CO é um dos principais gases associado com o efeito estufa. Na Figura

14 podemos ver os primeiros resultados obtidos com os dados deste sensor.

Page 111: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 20

Nesta figura pode-se observar a grande concentração de CO na América do

Sul e África, concentração associada pricipalmente com o efeito das

queimadas nestas duas regiões.

Fig. 14 - Concentração de CO medida pelo sensor MOPITT do satélite TERRA.

Os dados obtidos por satélites meteorológicos também podem ser aplicados

em diversas áreas, entre estas podemos citar: no alerta de ocorrência de

geadas e nevoeiros. O uso de dados de satélites meteorológicos para as mais

diversas aplicações, é um campo que ainda não esgotou todas as

possibilidades, pois para cada novo sensor lançado a bordo dos satélites,

novas metodologias de uso podem ser desenvolvidas.

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DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 21

2.7 - TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

Um produto de fundamental importância que pode ser obtido através de dados

de sensores que operam no infravermelho e microonda é a temperatura da

superfície do mar. Esta variável tem as mais diversas aplicações, seja nas

atividades de pesca bem como no conhecimento do padrão de circulação dos

oceanos. Na Figura 15, podemos observar a variabilidade da temperatura da

superfície do mar em escala global com os dados obtidos atraves dos satélites

da série NOAA.

Fig. 15 - Temperatura da superfície do mar satélite NOAA.

3. - CONCLUSÃO

Foram mostrados acima resumidamente algumas aplicações que podemos

obter através de dados obtidos pelos satélites meteorológicos. Porém,

podemos citar também algumas que não foram mostradas tais como:

monitoramento de geadas, monitoramento de nevoeiro, umidade do solo,

monitoramento de aerosóis, monitoramento de raios, etc. Comparando a

primeira imagem transmitida pelo satélite TIROS, com as imagens de alta

qualidade hoje obtidas pelos atuais satélites, bem como os proudtos gerados

usando os dados destes satélites, nota-se que um grande progresso foi feito a

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DSR/INPE 4 - J.C.Conrado 22

partir de 1 de abril de 1960. Progresso este que têm sido de grande utilidade

para a humanidade.

4. - BIBLIOGRAFIA

Kidder, S.Q.; Vonder Harr, T.H. Satellite Meteorology: an introduction. Academic Press, 1995.

http://www.cptec.inpe.br

http://terra.nasa.gov

http://jwocky.gsfc.nasa.gov

http://trmm.gsfc.nasa.gov

http://auc.dfd.dlr.de/GOME/main.html

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-1

C A P Í T U L O 5

T E C N O L O G I A E S P A C I A L N A P R E V I S Ã O D O T E M P O

S é r g i o H e n r i q u e S o a r e s F e r r e i r a1 H é l i o C a m a r g o J ú n i o r2

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS

1 e-mail: [email protected] 2 e-mail: [email protected]

Page 115: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-2

Page 116: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-3

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................ 5- 5

1. INTRODUÇÃO ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7

2. UM BREVE HISTÓRICO DA METEOROLOGIA .. . . . . . . . . . . . . . . . .5-8

3. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE SUPERFÍCIE .. . . . . . . . . . . . . .5-10

4. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE ALTITUDE ... . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

5. SATÉLITES METEOROLÓGICOS .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-11

6. PLATAFORMA DE COLETA DE DADOS (PCD) .. . . . . . . . . . . . . . . .5-16

7. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS E PREVISÃO DO

TEMPO ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-17

8. CONCLUSÃO ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-19

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-20

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LISTA DE FIGURAS 1 – Visão esquemática das orbitas dos satélites meteorológicos

operacionais ......................................................................................... 5-11 2 - Imagem GOES 8 de 28/06/99 12:00 UTC nos canais: ......................... 5-13 3 - Temperatura atmosférica global procedente do canal 6 do HIRS do

satélite NOAA 14 .................................................................................. 5-15 4 - Campo de ventos obtidos a partir de imagens do GOES 8 ............... 5-16 5 - Analise do dia 28 / 06 /1999 00 GMT - Modelo Global CPTEC ............ 5-17 6 - Previsão de 24 horas Válida para 29/ 06/ 1999 00 GMT ...................... 5-19

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-7

1. INTRODUÇÃO

Através dos tempos, a compreensão dos fenômenos atmosféricos tem

ganhado relevada importância, devido aos prejuízos materiais e de vidas

humanas que o desconhecimento destes fenômenos podem ocasionar.

Partindo do pressuposto que tais prejuízos podem ser minimizados, ou até

mesmo evitados, grandes recursos têm sido aplicados à meteorologia em todos

os países do mundo, tanto para o desenvolvimento da previsão do tempo,

quanto para a climatologia. Tais recursos não restringem-se apenas aos

centros de pesquisa e previsão do tempo, mas abrangem uma fabulosa rede

internacional de informações e coleta de dados, mantida pelos países que

integram a OMM (Organização Meteorológica Mundial).

Para compreender como funciona esta rede de informações, para fins de

previsão de tempo, é necessário compreender a diferença entre tempo e clima.

Embora estes dois conhecimentos estejam intimamente relacionados é

importante observar que a previsão do tempo corresponde a uma previsão

diária do estado da atmosfera, enquanto a caracterização do clima constitui

uma generalização ou integração das condições do tempo, para um certo

período e uma determinada área. Em termos práticos, tanto para a previsão do

tempo quanto para a previsão do clima é necessário um grande volume de

dados. Estes provém de estações meteorológicas distribuídas pelo mundo, das

imagens de satélites e de radar, através de informações reportadas por

aeronaves, navios e bóias oceânicas. No entanto, para o caso da previsão do

tempo, todas estas informações devem chegar aos centros de previsão, o mais

rápido possível, para que possam ser analisadas em tempo hábil.

Os resultados da previsão do tempo são divulgados nas mais variadas formas,

popularizando uma cultura básica em meteorologia, que nem sempre é

compreendida plenamente pelo público em geral, mas que passa a integrar-se

cada vez mais na cultura geral do cidadão.

Iniciando por um breve histórico do desenvolvimento da meteorologia,

abordamos de forma sucinta o processo da previsão do tempo, desde a coleta

das informações nos diversos tipos de estações até a elaboração dos boletins

Page 121: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-8

de previsão do tempo. Cabe destacar que os conceitos básicos de

meteorologia e previsão de tempo podem se relacionar com os conteúdos das

disciplinas escolares do ensino fundamental e médio.

2. UM BREVE HISTÓRICO DA METEOROLOGIA

O estudo da atmosfera inicio-se em tempos remotos. No Ocidente os primeiros

registros foram feitos por Aristóteles (século IV a.C.), mas foi somente no

século XVII que começaram os primeiros passos significativos para o início da

meteorologia como ciência. Um fato importante foi a invenção do Barômetro

por Torricelli em 1644. A partir da invenção deste instrumento começou a se

desenvolver o conceito de pressão atmosférica, sua relação com as condições

do tempo e a fundamentação das leis físicas nos séculos seguintes.

O barômetro de Torricelli constituía-se de um tubo de vidro fechado em uma

das extremidades. Este tubo preenchido com mercúrio era embocado em uma

cuba contendo o mesmo líquido metálico. Desta forma, verificava-se na época

que o peso da coluna de mercúrio era equilibrado pela pressão do ar,

permanecendo aproximadamente à 760 mm de altura, isto é, indicando a

pressão de 760 mmHg , o que eqüivale aproximadamente à 1013 hPa (hecto -

Pascal) ou 1,013 x 105 N/m2 , que também corresponde à pressão normal

atmosférica ao nível médio do mar. Esta pressão varia com a altitude do lugar

e também com as condições do tempo. O aumento dos valores de pressão

está relacionado ao movimento descendente do ar, inibindo a formação de

nuvens. Ao contrário, a diminuição da pressão, está relacionada ao movimento

ascendente do ar, permitindo a condensação do vapor d’água e a formação de

nuvens. Tais relações foram depois esclarecidas, através do estudo da

dinâmica da atmosfera. Além do barômetro, outros importantes instrumentos

meteorológicos foram inventados na mesma época, tais como os

anemômetros, termômetros, pluviômetros, etc.

O segundo passo significativo da meteorologia, rumo a viabilização da previsão

do tempo, foi dado após a criação do telégrafo elétrico, por Samuel Morse em

1843. Era preciso reunir, de forma praticamente instantânea, as informações

obtidas pelas diversas estações meteorológicas. Desta forma , em 1850 em

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-9

Washington, foram mostradas ao público os primeiros mapas meteorológicos

(Cartas Sinópticas de previsão do tempo), com informações recebidas através

do telégrafo.

Outro grande passo foi dado em agosto de 1853, com a Primeira Conferência

Meteorológica Internacional, celebrada em Bruchelas. O grande foco desta

Conferência foi a necessidade de padronização da forma de coleta e

transmissão de informações meteorológicas, e da necessidade de cooperação

internacional para disseminação destas informações, que começou a se

concretizar de fato após 1873, com a realização do Primeiro Congresso

Internacional em Viena. Este foi um acontecimento sem precedentes na história

da cooperação internacional em meteorologia, abrindo as portas para a

criação da OMM - WMO ( Organização Meteorológica Mundial - Word

Meteorological Organization) http://www.wmo.ch

No entanto, apesar de tudo isto, não se conseguia fazer previsões do tempo

confiáveis com mais de 1 dia de antecedência. Era possível avaliar através das

cartas sinópticas as condições do tempo, conhecia-se como as massas de ar

se comportavam em média, mas a previsão do estado futuro da atmosfera

dependia principalmente da experiência do meteorologista, pois os cálculos

numéricos necessários para a previsão são extremamente complexos. Tal

problema tem sido resolvido recentemente com o desenvolvimento dos

supercomputadores, que têm permitido a utilização de modelos numéricos de

previsão do tempo, cada vez mais precisos e que integram toda a gama de

dados meteorológicos existentes. Esta nova técnica constitui-se no que hoje se

chama de previsão objetiva do tempo, em contraposição as técnicas subjetivas,

que se vale da experiência do meteorologista.

No Brasil, o INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, através do

CPTEC - Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos em Cachoeira

Paulista -SP foi pioneiro no Brasil no uso de supercomputadores para a

previsão objetiva do tempo, quando em 1994 inaugurou o seu primeiro

supercomputador NEC - SX3. Desde então, o CPTEC tem produzido previsões

confiáveis com até 6 dias, através do Modelo Global e até 3 dias com o Modelo

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-10

Regional. Estas informações são disponibilizadas diariamente através da

Internet desde 1996 (http://www.cptec.inpe.br).

3. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE SUPERFÍCIE

Estas estações são locais destinados a realização das observações

meteorológicas, para a obtenção de dados, que caracterizam o estado

presente da atmosfera. Estas estações, conforme a finalidade a que se

destinam, podem ser agrupadas em diversas categorias. Dentre estas

categorias, estão as chamadas estações sinópticas, que realizam as

observações meteorológicas em horários padronizados internacionalmente. Os

horários principais correspondem à 00, 06, 12, 18 (GMT) - “Greenwich

Meridian Time”. Após a realização das observações, o observador

meteorológico, responsável pela estação , prepara os dados para serem

enviados, através do “Global Telecommunication System (GTS)” em forma de

boletins codificados conforme norma da OMM.

Basicamente, uma estação meteorológica dispõe de um conjunto de

instrumentos para a avaliação das condições do tempo presente. O principal é

o barômetro, destinado a medida da pressão atmosférica e a obtenção da

pressão reduzida ao nível médio do mar. Além deste instrumento, a estação

possui um ajardinado, lugar onde normalmente é instalado um anemômetro,

para a medida da direção e velocidade do vento; um pluviômetro ou

pluviógrafo, para a medida de precipitação e um abrigo ventilado, onde

encontram-se os instrumentos destinados a medida da temperatura do ar e da

umidade relativa.

Além das medidas destes instrumentos, o observador meteorológico, relata as

condições gerais do tempo, tais como, nebulosidade, visibilidade, etc.

4. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE ALTITUDE

As estações meteorológicas de altitude destinam-se a determinação da

estrutura vertical da atmosfera. Nestas estações são normalmente empregadas

as radiossondas, que consistem basicamente de dispositivos eletrônicos

Page 124: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-11

dotados de um transmissor de rádio e dos sensores de temperatura, umidade e

pressão. Estes dispositivos são lançados através de balões, que podem atingir

altitudes de até 40 quilômetros. Durante seu vôo, as informações obtidas pelo

equipamento são transmitidas continuamente para um receptor na estação em

terra. Como o balão viaja à deriva, a direção e velocidade dos ventos são

calculadas por intermédio do sinal de localização emitido pela própria

radiossonda. Tais informações são codificadas e transmitidas, via GTS, para os

centros de previsão do tempo, em horários padrões, conforme estabelecido

pela OMM. No entanto, devido ao alto custo das radiossondagens , estas são

realizadas apenas duas vezes ao dia nos horários de 00 e 12 GMT

5. SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Os satélites geoestacionários situam-se a uma distância aproximada de 36000

Km, necessária para que estes se movimentem junto com a Terra. Como estes

satélites visualizam sempre a mesma face do nosso planeta, uma imagem

completa de toda a Terra só é possível através da concatenação das imagens

procedentes de diferentes satélites estrategicamente posicionados como

ilustra a Figura 1.

Fig. 1 – Visão esquemática das orbitas dos satélites meteorológicos

operacionais.

Page 125: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-12

O sistema global de satélites meteorológicos, coordenado pelo CGMS

(Coordination Group for Meteorological Satellites ), corresponde a uma

constelação mínima de 5 satélites de orbitas geoestacionárias e dois satélites

de orbitas quase polares (http://www.eumesat.de/en/area2/cgms/cover.htm).

O mesmo não ocorre com os satélites de orbita polar. Situados em orbitas

tipicamente bem mais próximas da Terra (850 Km de distância), os satélites

polares cruzam o globo terrestre de Polo a Pólo , realizando uma volta

completa em aproximadamente 100 minutos. Uma das características típicas

destas orbitas é de normalmente serem heliosíncronas, isto é, fixas em relação

ao plano do Sol. Desta forma, a medida que os satélites viajam entre os pólos a

Terra gira de Oeste para Leste, exibindo a cada nova passagem do satélite

uma região diferente do planeta. Uma imagem completa do planeta pode ser

então obtida, através da composição das imagens individuais das várias

passagens do mesmo satélite durante um período de 24 horas.

A partir dos primeiros satélites meteorológicos , lançados na década de 60,

imagens da cobertura de nuvens sobre a superfície da Terra tem sido utilizadas

pêlos meteorologistas como um importante recursos na previsão subjetiva do

tempo. Através da interpretação destas imagens os meteorologistas podem

identificar e acompanhar os diversos sistemas meteorológicos, tais como

sistemas frontais e tempestades tropicais.

Tais imagens são obtidas através de sensores de radiação em diversas faixas

do espectro, tais como a faixa da luz visível , faixa de infravermelho de 11µm e

na faixa de absorção do vapor d'água. Por exemplo, a imagem da Figura 2

(a) foi obtida a partir do satélite geoestacionário GOES - 8 no canal 4 ( Imagem

Infravermelha de 10,3 a 11,3µm). Nesta imagem verifica-se as nuanças de

radiação térmica emitidas pela atmosfera e pela superfície da Terra. As regiões

mais claras da imagem eqüivalem as regiões mais frias e normalmente estão

associadas ao topo das nuvens mais altas. As partes mais escuras são

associadas as nuvens médias e baixas, ou ao solo descoberto. A Figura 2 (b),

obtida pelo mesmo satélite da Figura 2 (a) praticamente ao mesmo tempo

corresponde ao canal -1 (Imagem Visível). A grosso modo podemos dizer que.

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-13

esta é uma fotografia preto e branco da Terra onde podemos observar

claramente as nuvens e as nuanças de luz produzidas pelo Sol.

Fig. 2 - Imagem GOES 8 de 28/06/99 12:00 UTC nos canais:

(a) Infravermelho ; (b) Visível

Neste caso, ambas as imagens evidenciam a passagem de uma frente fria

sobre o Uruguai. Ao norte da América do Sul, uma faixa de nuvens

aglomeradas marcam a presença da Zona de Convergência Intertropical

(ZCIT), que na época do ano em questão, o Inverno, situa-se em média, um

pouco mais ao norte do Equador. Em contraposição, a imagem da Figura 1(a)

independe da iluminação do Sol, visto que trata-se de radiação Infravermelha

emitida pela Terra; o que não ocorre na imagem da Figura 1(b). Nesta última,

percebe-se as sombras nas nuvens devido a inclinação do Sol, assim como as

regiões iluminadas e não iluminadas (dia / noite) no horário da imagem.

No entanto, as possibilidades dos satélites vão além da simples obtenção de

imagens da Terra. Através de programas de computadores específicos, as

medidas de radiação podem ser utilizadas na obtenção de uma série de outras

informações derivadas e em formato apropriado aos Modelos Numéricos de

Previsão do Tempo. Dentre os muitos tipos de dados obtidos, os mais comuns

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-14

e disponíveis através do GTS são as informações de TOVS, SATEM, e

SATOB.

O TOVS (TIROS3 Operational Vertical Sonder ) corresponde a medidas de

radiação em diversos regiões do espectro. Através destas medidas obtém-se

perfis reconstituídos de temperatura e umidade em diferentes camadas da

atmosfera, semelhante aos dados convencionais de radiossondagem. Na

realidade, os dados de TOVS não possuem a mesma precisão dos dados de

radiossondagens, porém os satélites obtêm estes dados continuamente sobre

toda a superfície da Terra enquanto as radiossondagens, realizadas nas

poucas estações meteorológicas de altitude, constituem dados isolados e por

isto insuficientes para a caracterização tridimensional do estado físico da

atmosfera.

Os dados de TOVS são obtidos através de satélites de orbita polar, atualmente

NOAA-14. O SATEM é semelhante ao TOVS, porém obtido por satélites

geoestacionários. Na Figura 3 são apresentadas as temperaturas obtidas

através de um dos sensores do TOVS do satélite NOAA 14, mais

especificamente o canal 6 do HIRS (High Resolution Infrared Radiation

Sounder) Tal canal caracteriza as temperaturas atmosféricas próximo ao nível

de 800 hPa (altitude aproximada de 2000 m acima do nível médio do mar). A

cada nova passagem do satélite uma nova faixa de valores de temperatura é

obtida, sendo observados valores desde 201 K ou –72 oC sobre as regiões

polares até valores de aproximadamente 269 K ou –4 oC sobre o continente

africano.

3 TIROS - Television Infra-red Observation Satelite

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-15

Fig.3 - Temperatura atmosférica global procedente do canal 6 do HIRS do

satélite NOAA 14

Fonte : EUMETSAT

O SATOB, obtido exclusivamente por satélites geoestacionários, corresponde a

dados de direção e velocidade dos ventos em vários níveis na atmosfera. A

técnica de extração dos ventos emprega imagens sucessivas de cobertura de

nuvens. Complexos programas de computador identificam o deslocamento e a

evolução das nuvens em imagens sucessivas, estimando assim os valores de

direção e velocidade dos ventos. Como exemplo, os vetores na Figura 4

representam a direção e velocidade dos ventos obtidos no CPTEC com dados

provenientes do satélite geoestacionário GOES – 8.

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-16

Fig. 4 - Campo de ventos obtidos a partir de imagens do GOES 8

Fonte: CPTEC

É importante salientar que estes são apenas alguns dos muitos tipos de dados

obtidos através dos satélites para a previsão do tempo. Informações relativas a

temperatura da superfície do mar, umidade do solo, entre outras derivados dos

dados de satélites, são igualmente importante para previsão do tempo e clima.

6. PLATAFORMA DE COLETA DE DADOS (PCD)

As PCDs são estações meteorológicas capazes de automaticamente obter

quase todos os tipos de dados obtidos por uma estação meteorológica de

superfície convencional. Dotada de painel solar, dispensa o uso de energia

elétrica. Os dados são transmitidos pelos satélites de coleta de dados ( No

Brasil, pelo SCD2 do INPE ). Sua utilização estende-se nas áreas onde existem

poucas estações meteorológicas convencionais, ou em áreas de difícil acesso

como, por exemplo, a Amazônia.

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-17

7. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS E PREVISÃO DO TEMPO

As estações de Superfície, as imagens de satélites, as radiossondagens, junto

com dados obtidos por navios, aviões e bóias integram a massa de dados para

as previsões do tempo. Estes dados são analisados através de cartas

sinópticas. A partir da análise destas cartas são realizadas as previsões do

tempo. Com a utilização de supercomputadores, o CPTEC tem realizado às

análises e previsões através de modelos numéricos.

A Figura 5 ilustra um recorte da análise dos campos de pressão do Modelo

Global do CPTEC para as 0 horas GMT do dia 28 / 06 / 1999 , isto é , apenas

12 horas antes das imagens de satélite da Figura 2.

Fig. 5 - Análise do dia 28 / 06 /1999 00 GMT - Modelo Global CPTEC

Através desta análise verificam-se dois centros de alta pressão, um sobre o Sul

da Argentina com pressões em torno de 1026 hPa, outro sobre o Atlântico

(1023 hPa). Estes centros de pressão caracterizam grandes massa de ar. A

primeira, sobre a Argentina, certamente possui temperaturas baixas e avança

em direção à segunda, no Atlântico, onde as temperaturas são maiores. A

região de confronto entre as duas é denominada região de frente, que neste

caso, por caracterizar o avanço de massa de ar frio sob a massa de ar quente,

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-18

corresponde à uma frente fria que atua sobre o Uruguai. Na região da frente,

temos baixas pressões e grandes movimentos de ar úmido , que produzem

grande quantidade de nuvens e chuva.

Uma característica interessante dos centros de alta pressão é a circulação dos

ventos em torno destes centros. No Hemisfério Sul, a circulação dos ventos

ocorre no sentido anti-horário e no Hemisfério Norte, no sentido horário. Tal

movimento é chamado de circulação anti-cilclônica, que em partes é decorrente

do movimento de rotação da Terra. Nos centros de baixa pressão o movimento

é invertido, isto é, horário no Hemisfério Sul e anti-horário no Hemisfério Norte,

sendo também chamado de circulação ciclônica. É o exemplo do ciclone

situado no litoral sul da Argentina (Figura 5 ), que apresenta valores de pressão

inferiores à 986 hPa. Tal ciclone encontra-se ainda associado à frente fria

sobre o Uruguai. Podemos também perceber este ciclone através das imagens

de satélite da Figura 2, através da disposição das nuvens em espiral.

Na Figura 6 temos as previsões do modelo Global do CPTEC para as próximas

24 horas. Nesta figura, além dos campos de pressão estão sobrepostos os

campos de precipitação acumulada no período.

Fig. 6 - Previsão de 24 horas Válida para 29/ 06/ 1999 00 GMT

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DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-19

Comparando-se o campo de pressão desta figura com a análise da Figura 2 ,

verificamos que o modelo prevê o sistema frontal sobre o Rio Grande do Sul ,

onde também são previstas chuvas, que se estendem sobre o oceano

Atlântico. O centro de baixas pressões, associados à este sistema, desloca-se

para leste enquanto a alta pressão, da retaguarda deste sistema, avança sobre

o sul da Argentina. A Alta pressão do Atlântico estende-se por grande parte da

Região Sudeste e Nordeste do Brasil, onde o tempo provavelmente permanece

estável com poucas nuvens, exceto na região litorânea, compreendida entre o

Estados da Paraíba e Rio Grande do Norte.

Da mesma forma que foi gerada esta previsão, o Modelo Global do CPTEC

gera previsões até 120 horas ( 6 dias ). Deve-se no entanto observar, que

quanto mais longas forem as previsões do tempo, menos confiáveis elas serão.

Além do Modelo Global, o CPTEC ainda disponibiliza os resultados do Modelo

Regional ETA, que utiliza uma grade de resolução de cálculo de 40 x 40 Km de

área para até 3 dias de previsão, portanto bem mais preciso que o modelo

Global, que utiliza uma grade de 200 x 200 Km.

Deste modo, exemplificamos como as informações meteorológicas são

trabalhadas, até a saída das previsões numéricas do tempo. O Ultimo passo

deste processo é a interpretação destas saídas pelos meteorologistas, que

confeccionam os boletins escritos de previsão do tempo, para serem

posteriormente divulgados. Estes boletins são atualizados diariamente na

Internet.

8. CONCLUSÃO

Para a previsão do tempo é necessário o envolvimento de grandes recursos e

da cooperação entre os países. Os resultados são úteis para diversas áreas de

atividade humana e também para a população em geral. No entanto, para que

tais resultados possam ser melhor aproveitados, sejam estes por especialistas

ou pelo público em geral, não basta ter acesso às informações. É necessário

noções gerais de meteorologia, e ainda conhecimentos das mais diversas

áreas, tais como a física, matemática e geografia entre outras, destacando a

Page 133: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.H.S.Ferreira 5-20

importância do trabalho do professor, na divulgação desses conhecimentos.

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ahrens, C. D. Meteorology Today: An introduction to Weather, Climate and

the Environment. 5. Ed. West Publishing Company, 1994

CENTRO DE PREVISÃO DO TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS: CPTEC. Meio Ambiente e Ciências Atmosféricas: A utilização de Multimídia e da

Rede Internet no ensino Público de Nível Médio. Disponível na Internet:

http://www3.cptec.inpe.br/~ensinop/index.html [19 Jun. 2001]

Fleming J. Historical Essays on Meteorology 1919-1995, American

Meteorological Society, Boston 1996.

Novo, E. M. Sensoriamento remoto: Princípios e Aplicações, Edigard Blücher

São Paulo, 2a ed , 1998

THE EUROPEAN ORGANISATION FOR METEOROLOGICAL SATELLITES:

EUMETSAT. CGMS Directory of Meteorological Satellite Applications. Disponível na Internet http://www.eumetsat.de/en/area2/cgms/cover.htm

[19 Jun. 2001]

Vianello, R.L. Meteorologia Básica e Aplicações. Viçosa, UFV Imprensa

Universitária, 1991

WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION: WMO. One Hundred Years of International Co-operation in Meteorology (1873-1973). WMO No.

345, Geneva, 1973

Page 134: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

*[email protected]

C A P Í T U L O 6

SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO À OCEANOGRAFIA

M i l t o n K a m p e l *

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS

DIVISÃO DE SENSORIAMENTO REMOTO

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DSR/INPE M.Kampel 6-2

ÍNDICE

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DSR/INPE M.Kampel 6-3

LISTA DE FIGURAS .................................................................................... 6.5

1 APRESENTAÇÃO .................................................................................. 6.7

2 INTRODUÇÃO ........................................................................................ 6.9

2.1 O QUE É OCEANOGRAFIA ............................................................. 6.9

2.2 SENSORIAMENTO REMOTO E OCEANOGRAFIA ......................... 6.9

2.3 POTENCIALIDADES DA TECNOLOGIA ESPACIAL NA OBSERVAÇÃO DOS OCEANOS .................................................. 6.11

3 APLICAÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO EM OCEANOGRAFIA ............................................................................. 6.15

3.1 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR ............................... 6.15 3.1.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS .................................................... 6.16

3.1.2 RESSURGÊNCIAS ................................................................ 6.18 3.1.3 VÓRTICES E FRENTES ....................................................... 6.19

3.2 COR D’ÁGUA ............................................................................. 6.20 3.2.1 CONCENTRAÇÕES SUPERFICIAIS DE CLOROFILA ........

6.22 3.2.2 PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA .............................................. 6.24 3.2.3 GERENCIAMENTO COSTEIRO ........................................... 6.25

3.3 BÓIAS RASTREADAS POR SATÉLITES ................................. 6.27

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................. 6.28

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 6.30

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DSR/INPE M.Kampel 6-4

LISTA DE FIGURAS

Page 138: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-5

Figura 1- Anomalia de temperatura da superfície do mar, entre 18 e 24 de junho de 2002, nos Oceanos Atlântico (parte superior) e Pacífico (parte inferior). A escala de temperaturas encontram-se a direita, em cima ..............17

Figura 2 – Carta-imagem da temperatura da superfície do mar, produzida a partir de imagens do satélite NOAA-12, às 05:23h, mostrando o litoral do Rio de Janeiro próximo a Cabo Frio. A escala de temperaturas encontra-se a direita. Os valores em tons azuis correspondem às baixas temperaturas (< 19ºC) típicas da ressurgência. O continente e as nuvens estão mascarados em branco. A isóbata de 200 m de profundidade foi sobreposta á imagem........... 18

Figura 3 – Imagem termal processada do AVHRR/NOAA-14, de 08/08/2000, do litoral norte do RJ. Os tons azuis representam temperaturas mais frias enquanto que os tons amarelos e vermelhos têm valores de TSM mais altos (ver tabela de cores na figura). As setas mais largas indicam o sentido horário de rotação dos vórtices ciclônicos. As setas menores indicam a posição da frente termal. .................................................................................................... 20

Figura 4 – Imagem da concentração de clorofila-a superficial obtidas a partir do sensor SeaWiFS em 09/08/2000 sobre a costa sudeste brasileira. Os tons azuis correspondem a baixas concentrações de pigmentos. Os tons amarelo a vermelhos indicam concentrações mais altas de clorofila (notar a tabela logarítmica de cores na parte inferior da figura). As setas pequenas indicam a presença de uma frente oceânica. A seta mais larga indica o sentido de rotação do vórtice ciclônico ao largo de S. Tomé. As isóbatas de 500, 1000, 2000 e 3000 m de profundidade foram sobrepostas à imagem. .................................. 23

Figura 5 – Produtividade primária fitoplanctônica integrada média para o mês de agosto de 1998 estimada a partir de imagens SeaWiFS. A tabela de cores correspondentes aos valores de produtividade em g.C.m-2 encontra-se na parte inferior da figura. ..................................................................................... 25

Figura 6 – Mosaico de imagens Landsat 7, sensor ETM+, composição colorida 3B4G5R, do Baixo do Parnaíba (PI, MA e CE). ............................................... 26

Figura 7 – (a) Esquema de um derivador de baixo custo, padrão WOCE, rastreado por satélite. A parte submersa encontra-se em tons de azul. (b) Fotografia de um derivador padrão WOCE construído pelo INPE. .................. 27

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DSR/INPE M.Kampel 6-6

1 APRESENTAÇÃO

A Terra é um planeta aquático com dois terços de sua superfície coberta por

água. Mais da metade da radiação solar que chega à superfície terrestre é

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DSR/INPE M.Kampel 6-7

primeiro absorvida pelos oceanos, onde é armazenada e redistribuída pelas

correntes marinhas antes de ser liberada para a atmosfera.

Enquanto que a atmosfera e os continentes suportam grandes variações de

temperatura nas altas e médias latitudes, a temperatura do oceano permanece

mais constante. O alto calor específico da água do mar impede que a amplitude

da temperatura varie rapidamente ao longo do dia.

Os processos atuantes nos oceanos são também importantes em relação à

absorção de gases. Eles podem atrasar ou reduzir o impacto do aquecimento

global provocado pelo aumento nas taxas de dióxido de carbono provenientes

da queima de combustíveis fósseis.

Além do aspecto climático e meteorológico, os oceanos são importantes por

outros motivos: o comércio internacional se utiliza muito dos meios marinhos, e

programas de defesa nacionais são cada vez mais dependentes de operações

navais. Da mesma forma, os recursos pesqueiros abastecem uma fração

significativa da proteína consumida mundialmente. Além disso, a física,

química, biologia e geologia dos oceanos são fundamentais para o

desenvolvimento e gerenciamento desses recursos vivos. Os oceanos também,

assimilam grande, se não a maior parte da poluição antropogênica, desde

derramamentos de óleo, esgotos domésticos e industriais, até lixo atômico.

No fundo oceânico existem grandes depósitos de minerais valiosos – óleo e

fontes potenciais de minerais estratégicos. Os depósitos oceânicos fornecem

um quadro da evolução climática global ao longo de milhões de anos. A

topografia do solo oceânico e suas propriedades magnéticas fornecem,

similarmente, uma visão da evolução das crostas oceânica e continental.

Por mais de um século, os oceanógrafos vem elaborando uma descrição

científica dos oceanos a partir de medições realizadas no mar. Entretanto, essa

descrição é limitada pela cobertura esparsa de dados na maioria dos oceanos

do planeta. Os dados obtidos tendem a vir de navios (de pesquisa ou de

Page 141: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-8

oportunidade) que muitas vezes são obrigados a alterar suas rotas normais em

função de condições meteorológicas adversas ou pela presença de gelo no

mar. Grandes áreas oceânicas, particularmente no Hemisfério Sul, são pouco

visitadas por quaisquer navios. Além disso, os oceanos apresentam uma

grande variabilidade espaço-temporal, necessitando de medições freqüentes

em locais bem distribuídos ao redor de todo o globo terrestre.

O sensoriamento remoto a partir de instrumentos orbitais ou aerotransportados,

fornece uma visão sinóptica dos oceanos, que associada a recursos

computacionais cada vez mais sofisticados, apresenta novas perspectivas para

a descrição e o entendimento dos oceanos. A quantidade de parâmetros

oceanográficos que podem ser medidos e monitorados por sensoriamento

remoto é bem ampla. As aplicações dos dados orbitais são tão diversas que

podemos considerar este meio de aquisição de informações para a

oceanografia como um todo – biológica, química, geológica e física – tão eficaz

como as informações obtidas por meios convencionais.

Este capítulo “Sensoriamento Remoto Aplicado à Oceanografia” pretende

apresentar, de forma resumida, alguns aspectos relacionados à Oceanografia e

ao Sensoriamento Remoto dos oceanos, além de alguns exemplos de

aplicações da tecnologia espacial no estudo oceanográfico. Espero que seja

útil.

Milton Kampel Julho de 2002

São José dos Campos - SP 2. INTRODUÇÃO

2.1 O QUE É OCEANOGRAFIA

Segundo o dicionário, a Oceanografia é o “estudo das características físicas e

biológicas dos oceanos e dos mares”. Já segundo a UNESCO, a Oceanografia

é uma “ciência universal, que tem por objetivo o estudo do meio marinho, sua

flora, sua fauna e seus limites físicos com a terra firme e a atmosfera. Como

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DSR/INPE M.Kampel 6-9

qualquer outra ciência, ela se baseia no método experimental (...). Devido às

grandes dimensões dos fenômenos oceânicos e do fato de que eles raramente

são gerados num mesmo lugar, a oceanografia depende da cooperação

internacional”.

Na verdade, a Oceanografia é uma disciplina multi e interdisciplinar,

envolvendo diversas áreas como a Meteorologia, Paleontologia, Cartografia,

Engenharia, Sensoriamento Remoto, Administração/Marketing, entre outras. A

Oceanografia pode ser considerada como o estudo científico dos oceanos com

ênfase no seu caráter como Ambiente. É convenientemente dividida em:

Oceanografia Biológica, Oceanografia Física, Oceanografia Química e

Oceanografia Geológica.

O principal objetivo do estudo oceanográfico é obter uma descrição sistemática

dos oceanos, suficientemente quantitativa para permitir a previsão de seu

comportamento com algum grau de certeza.

2.2 SENSORIAMENTO REMOTO E OCEANOGRAFIA

O Sensoriamento Remoto não está limitado a geração e interpretação de

dados na forma de imagens. Por exemplo, dados de pressão, temperatura e

umidade em diferentes níveis da atmosfera são rotineiramente coletados por

serviços meteorológicos, através do emprego de balões e foguetes

meteorológicos. Informações científicas sobre diferentes níveis atmosféricos

também são coletadas por métodos de rádio-sondagens operados tanto por

estações terrestres, como a bordo de satélites.

Ondas ultra-sônicas, apesar de serem fortemente atenuadas na atmosfera,

podem se propagar por grandes distâncias submarinas. Daí sua aplicabilidade

em medições das profundidades em rios ou oceanos (batimetria), inspeções

submarinas, caça de minas submersas, detecção de cardumes e

comunicações submarinas.

Page 143: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-10

Como já mencionado anteriormente, a descrição científica dos oceanos a partir

de medições realizadas no mar é limitada pela cobertura esparsa de dados na

maioria dos oceanos do planeta. Por outro lado, a quantidade de parâmetros

oceanográficos que podem ser medidos com o emprego de tecnologia espacial

é bem ampla.

Se por um lado, alguns oceanógrafos mais conservadores afirmam que as

informações obtidas por satélites não podem ser tão precisas ou relevantes

como quando coletadas por embarcações de pesquisa, cabe lembrar que

técnicas de sensoriamento remoto tem sido empregadas, ao longo dos anos,

por vários oceanógrafos utilizando métodos acústicos nos oceanos. Ondas

sonoras tem sido utilizadas para estudos do fundo e subfundo marinho, para

observação do material em suspensão na água do mar, para estudos

biológicos, determinações de estruturas termohalinas, medições de velocidade

pelo efeito Doppler etc.

Desta forma, não haveria nenhuma objeção fundamental impedindo a extensão

das técnicas de sensoriamento remoto nos oceanos, com a utilização das

ondas eletromagnéticas através da atmosfera.

A representatividade dos dados de sensoriamento remoto para parâmetros

oceanográficos dependentes da profundidade ou que apresentem variações

temporais de alta freqüência é válida, na medida em que se analisam três

aspectos:

1) Inicialmente, para quaisquer variações que ocorram em profundidades nos

oceanos, são os parâmetros superficiais - temperatura, velocidades,

concentrações salinas, de gases dissolvidos etc. - que controlam as

interações energia/matéria entre o oceano e a atmosfera. Desta forma,

apesar da coleta de dados via SR ocorrer em apenas uma única

profundidade, praticamente, trata-se do nível mais importante, ou seja, a

superfície;

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DSR/INPE M.Kampel 6-11

2) Outros aspectos positivos a serem considerados são: a visão sinóptica, a

alta resolução espacial (para determinados sensores) e a possibilidade de

se obter séries temporais de dados consistentes por longos períodos,

mesmo para locais oceânicos isolados;

3) Ainda, podemos considerar o fato de que os dados obtidos via SR

incorporam um valor médio, por unidade de área, automaticamente, sendo

particularmente relevantes para testar previsões de modelos numéricos.

2.3 POTENCIALIDADES DA TECNOLOGIA ESPACIAL NA OBSERVAÇÃO DOS OCEANOS

É conveniente classificar os sensores e instrumentos de SR de acordo com o

comprimento de onda eletromagnética usada, ou seja, as regiões do visível

(ótico), infravermelho-próximo, infravermelho-termal, microondas e ondas de

rádio. Outra classificação importante, separa os sensores passivos do sensores

ativos. Em um sistema passivo, o instrumento de SR simplesmente detecta

qualquer radiação que esteja no comprimento de onda (ou bandas espectrais)

para a qual o instrumento foi projetado. Em um sistema ativo, o próprio

instrumento de SR gera radiação, transmite esta radiação em direção ao alvo,

e extrai informações a partir do sinal de retorno.

Robinson (1985) classifica os sensores de comprimento de onda visível como

passivos em relação à fonte de radiação inicial, a iluminação do sol. Esta é

refletida pelo mar e atinge o satélite, de forma que a informação que se busca

por meio do imageamento da cor da água está relacionada com os processos

de reflexão e retroespalhamento. Uma vez que o sensor evite a reflexão direta

da luz solar, a radiação ascendente conterá informações conseqüentes dos

processos de retroespalhamento do corpo d’água. Os sensores que atuam na

região espectral do visível respondem diretamente às condições da parte

superior da coluna d’água. Em águas claras, a luz refletida pelo fundo pode ser

vista do espaço, e sua intensidade depende do tipo de fundo e da

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DSR/INPE M.Kampel 6-12

profundidade, tornando assim a batimetria e a identificação de diferentes tipos

de fundo duas aplicações viáveis para estes sensores.

Os sensores do infravermelho-próximo apresentam um caráter de

complementaridade em relação aos do visível, ainda que a absorção da água

aumente para comprimentos de onda maiores que 800 nm, de forma mais

rápida. Sensores operando na faixa entre 3 µm e 4 µm registrarão quantidades

apreciáveis de energia solar refletida durante o período diurno, mas no período

noturno, registrarão a radiação emitida pela superfície do mar.

Esta radiação emitida é predominante para comprimentos de onda entre 10 µm

e 12 µm, de forma que, sensores operando na faixa do infravermelho-termal

podem ser utilizados para estimar a temperatura da superfície do mar.

Ainda que os laseres tenham sido mais empregados para sondar a atmosfera,

cada vez mais eles são instalados em aeronaves e navios, voltados

diretamente para baixo, para investigar a hidrosfera. O SR dos oceanos, lagos

e rios é possível por meio das radiações visível, infravermelha e microondas.

Os laseres operando numa ampla faixa do espectro, tem dado uma nova

dimensão às pesquisas hidrográficas e oceanográficas, permitindo um alto grau

de resolução em profundidade e uma pesquisa subsuperficial que é inatingível

por outras técnicas de SR.

Os radiômetros passivos são equipamentos que medem o fluxo de energia

eletromagnética que chega aos seus sensores direcionalmente. Medem

comprimentos de onda até a região de microondas, e podem ser utilizados na

determinação da temperatura da superfície do mar. A radiação emitida pela

superfície marinha depende da emissividade desta (ou seja, o fluxo radiante

emitido por uma superfície, dividido por sua área denomina-se “exitância

radiante”; a emissividade é a razão entre a exitância radiante de um corpo e a

exitância radiante de um corpo negro a uma mesma temperatura). Se fossem

realizadas medições em vários bandas espectrais, no infravermelho e nas

Page 146: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-13

microondas, seria possível, em princípio, obter informações da emissividade e

dos parâmetros dos quais ela depende, incluindo aí a salinidade, películas

superficiais de óleo, fluxos de calor superficial, etc.

Sensores de microondas ativos são desenvolvidos para aplicações específicas,

como o estudo de correntes, marés, estado-do-mar, velocidade e direção de

ventos superficiais, espectro direcional de ondas, ondas internas, entre outras.

A possibilidade de aplicações dos sensores ativos ainda pode ser bastante

desenvolvida.

Os sensores de microondas ativos utilizam o retroespalhamento das ondas

eletromagnéticas na superfície marinha para obter informações a nível orbital,

mesmo na presença de nuvens. Pelo registro do tempo de retorno de um pulso

emitido na direção nadir (isto é, na vertical do local), o radar altímetro consegue

medir a altitude da superfície marinha, em relação à sua própria posição. Uma

vez que sua posição possa ser definida precisamente, é possível determinar a

altitude da superfície marinha em relação ao geóide terrestre. Esta informação

é útil no estudo de marés e da circulação oceânica. Além disso, a deformação

do pulso refletido transporta informações sobre a altura de ondas significativas.

O radar de abertura sintética (Synthetic Aperture Radar - SAR) é capaz de

processar a medição do tempo e da fase do sinal retroespalhado, e de sua

amplitude. Este processamento permite a produção de uma imagem do

retroespalhamento da superfície, ou seja, da rugosidade desta superfície como

é vista pelo radar. É possível obter uma resolução espacial na ordem de

dezenas de metros. A rugosidade medida é causada por pequenas ondas, de

poucos centímetros de comprimento. Esta técnica orbital permite detectar

ondas de gravidade, ondas internas, feições topográficas de fundo, esteiras de

navios, derramamentos de óleo, etc.

Outra tecnologia espacial cada vez mais utilizada no monitoramento oceânico é

o emprego de plataformas remotas para a aquisição de dados com telemetria

via satélite. Bóias de deriva ou ancoradas medem in situ diferentes parâmetros

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DSR/INPE M.Kampel 6-14

oceanográficos e meteorológicos em diferentes regiões do oceano mundial,

transmitindo os dados via satélites. Estes dados são utilizados em estudos da

circulação oceânica, transporte de calor, calibração de imagens orbitais

termais, entre outras aplicações.

Atualmente, os benefícios do SR na Oceanografia brasileira ainda são restritos.

O planejamento, gerenciamento e monitoramento de recursos naturais

necessitam de dados constantemente atualizados, que possam ser

interrelacionadas em diferentes conjuntos de informações para auxiliar a

tomada de decisão de forma ampla e objetiva.

Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são ferramentas

computacionais para Geoprocessamento que permitem realizar análises

complexas, integrando dados de diversas fontes e criando bancos de dados

georreferenciados. Os SIG’s são normalmente utilizados para a produção de

mapas, como suporte para a análise espacial de fenômenos, como um banco

de dados geográficos com funções de armazenamento e recuperação de

informações espaciais, e ainda na modelagem de processos e fenômenos

naturais permitindo o diagnóstico ambiental e seus prognósticos.

Num ambiente computacional, a noção de mapa deve ser estendida para incluir

diferentes tipos de dados como imagens de satélites, modelos numéricos e

dados coletados in situ. Um SIG é capaz de integrar numa única base de

dados, informações espaciais provenientes de imagens de satélites, mapas

cartográficos, arquivos batimétricos, dados oceanográficos e meteorológicos

históricos, dados coletados in situ, entre outros. O SIG oferece também,

mecanismos para combinar as várias informações através de algoritmos de

manipulação e análise, e para consultar, recuperar, visualizar e plotar o

conteúdo da base de dados georreferenciados.

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DSR/INPE M.Kampel 6-15

3. APLICAÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO EM OCEANOGRAFIA

3.1 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

As imagens infravermelhas dos oceanos obtidas, por satélites, têm sido

utilizadas no estudo de diversos fenômenos e processos oceanográficos como

as correntes marinhas, as frentes oceânicas, eventos de ressurgência,

processos de mistura nas águas costeiras, a partir da observação de variações

na temperatura da superfície do mar (TSM).

Inicialmente, só se obtinham dados de satélites no infravermelho na forma

fotográfica como subproduto de imagens meteorológicas. A medida em que

dados digitais em maior quantidade e melhor qualidade foram sendo

disponibilizados, foi sendo possível efetuar estimativas quantitativas da TSM.

Estas estimativas tornaram-se possíveis tanto com a utilização de medições

realizadas em apenas uma banda espectral, como combinando-se medições

de diferentes canais espectrais, obtendo-se desta forma, dados mais precisos

(cerca de 0,5ºC). Os dados digitais podem ainda, ser realçados

radiometricamente para a geração de imagens capazes de mostrar pequenas

variações de temperatura. Da mesma forma, uma precisa correção geométrica

destas imagens permite a realização de análises multitemporais ou então, de

dados provenientes de diferentes fontes (por exemplo, outros sensores,

coletados por embarcações, etc.).

A obtenção da TSM a partir de radiômetros de infravermelho tem sido

empregada em diversas aplicações oceanográficas tais como em estudos de

mudanças climáticas globais, identificação de ressurgências, vórtices,

meandramentos e frentes, fornecimento de suporte à pesca de peixes

pelágicos, monitoramento dos campos de TSM e/ou correntes oceânicas

superficiais, entre outros. Na literatura nacional e internacional, podem ser

encontrados diversos trabalhos que demonstram a utilidade das imagens

termais em estudos oceanográficos.

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DSR/INPE M.Kampel 6-16

3.1.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS

A Figura 1 mostrada a seguir ilustra os campos médios de anomalia de

temperatura da superfície do mar entre 18 e 24 de junho de 2002, para os

Oceanos Atlântico e Pacífico, respectivamente. Estes mapas foram produzidos

pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do INPE a

partir de dados de satélites disponibilizados pelo Centro de Previsão do Tempo

dos Estados Unidos – NCEP/NOAA.

As anomalias de temperatura da superfície do mar são calculadas pelos

desvios dos valores de TSM em relação a médias climatológicas obtidas por

séries longas de dados de satélites.

Nesta figura, podemos observar que os valores de TSM estão indicando uma

evolução gradual do fenômeno El Niño no Oceano Pacífico. No Oceano

Atlântico Sul, as águas superficiais entre a América do Sul e a costa oeste e sul

da África permanecem quentes em relação a semanas anteriores. Já no

Atlântico Norte, notam-se desvios negativos da TSM próximos à costa noroeste

da África, sugerindo a presença de uma banda de nebulosidade normalmente

associada à Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Neste caso, a posição

atual da ZCIT estaria ligeiramente ao sul da sua posição média climatológica.

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DSR/INPE M.Kampel 6-17

Figura 1 – Anomalia de temperatura da superfície do mar, entre 18 e 24 de junho de 2002, nos Oceanos Atlântico (parte superior) e Pacífico (parte inferior). A escala de temperaturas encontra-se a direita, em cima.

Eventos como o El Niño, que causam enormes prejuízos materiais e até perdas

de vidas humanas, e o potencial efeito do aquecimento global devido ao

aumento nos níveis de dióxido de carbono na atmosfera proveniente da queima

de combustíveis fósseis (efeito estufa), enfatizam a importância do

monitoramento oceânico realizado com auxílio de satélites para estudos e

previsões climáticas.

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3.1.2 RESSURGÊNCIAS

A Figura 2 mostra a ocorrência de um evento de ressurgência costeira na

região de Cabo Frio, RJ. A imagem termal foi adquirida pelo sensor AVHRR

(Advanced Very High Resolution Radiometer), instalado a bordo do satélite

NOAA-12, na madrugada de 15 de dezembro de 2000. Os tons em vermelho

ao largo na imagem com valores altos de TSM (>23ºC) estão associados à

Corrente do Brasil. Esta corrente quente, salina e pobre em sais nutrientes,

banha grande parte da costa brasileira.

Figura 2 – Carta-imagem da temperatura da superfície do mar, produzidas a partir de imagens do satélite NOAA-12, às 05:23h, mostrando o litoral do Rio de Janeiro próximo a Cabo Frio. A escala de temperaturas encontra-se a direita. Os valores em tons azuis correspondem às baixas temperaturas (< 19ºC) típicas da ressurgência. O continente e as nuvens estão mascarados em branco. A isóbata de 200 m de profundidade foi sobreposta á imagem.

Na região de Cabo Frio, quando sopram ventos intensos e constantes do

quadrante NE, ocorre o fenômeno da ressurgência. As águas de subsuperfície,

mas frias e ricas em nutrientes, são bombeadas para níveis mais rasos,

chegando a aflorar na superfície. A presença destas águas subsuperficiais

pode ser facilmente notada na imagem da Figura 2 em tons azuis, com TSM’s

abaixo de 19ºC.

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DSR/INPE M.Kampel 6-19

3.1.3 VÓRTICES E FRENTES

A Figura 3 apresenta uma imagem termal, processada, do satélite NOAA-14

obtida em 8 de agosto de 2000 sobre o litoral norte do RJ. Os tons vermelhos

na imagem, com valores de TSM acima de 23ºC estão associados à Corrente

do Brasil, fluindo de nordeste para sudoeste.

As águas sobre a plataforma continental, com TSM’s mais baixas (< 22ºC),

ficam separadas das águas quentes da Corrente do Brasil por uma frente

termal, onde são observados intensos gradientes horizontais de temperatura.

Nestas regiões oceânicas ocorrem agregações passivas de organismos com

pouca ou nenhuma capacidade natatória que servem de alimento para outros

consumidores mais evoluídos. Daí seu interesse para a pesca oceânica de

peixes pelágicos e outros recursos marinhos. A posição aproximada da frente

está assinalada na Figura 3 por pequenas setas sucessivas.

Entre as latitudes 22º-23ºS e as longitudes 40º-41ºW, e em torno da posição

24ºS-42ºW, podemos notar a presença de dois vórtices ciclônicos, com rotação

no sentido horário (ver indicação das setas mais largas na Figura 3). Estas

estruturas de mesoescala provocam misturas verticais e horizontais de águas

com características físicas e químicas diferentes. Desta forma, processos

biológicos nestas regiões acabam sendo influenciados por estes forçantes

físicos alterando temporariamente a estrutura e o funcionamento do

ecossistema.

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DSR/INPE M.Kampel 6-20

Figura 3 – Imagem termal processada do AVHRR/NOAA-14, de 08/08/2000, do litoral norte do RJ. Os tons azuis representam temperaturas mais frias enquanto que os tons amarelos e vermelhos têm valores de TSM mais altos (ver tabela de cores na figura). As setas mais largas indicam o sentido horário de rotação dos vórtices ciclônicos. As setas menores indicam a posição da frente termal.

3.2 COR DA ÁGUA

A cor do oceano é resultante da energia solar retroespalhada pela superfície

marinha e pela coluna d’água. O azul escuro do oceano profundo é típico de

águas com baixas concentrações de organismos fitoplanctônicos (algas

unicelulares marinhas) ou outras substâncias opticamente ativas (materiais

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DSR/INPE M.Kampel 6-21

orgânico e inorgânico). A medida que se aproxima da costa, a entrada de

nutrientes no ambiente aquático geralmente aumenta, com conseqüente

desenvolvimento de maiores concentrações de fitoplâncton e mudança de cor

do azul para o verde.

O fitoplâncton altera as propriedades ópticas da água do mar (Yentsch, 1959;

Clarke et al., 1970). Quanto mais próximo da costa, maior a contribuição de

sedimentos e material dissolvido provenientes do continente. A cor da água

muda para amarelo-marron chegando a vermelha em certas circunstâncias.

Estas cores percebidas pelo olho humano podem ser quantificadas por

medidas da distribuição espectral da radiância ascendente da água realizadas

por sensores instalados em satélites.

Avaliações quantitativas das propriedades bio-ópticas da água do mar

requerem métodos precisos de correção atmosférica, visto que, cerca de 90%

do sinal detectado pelos sensores orbitais provêm da atmosfera.

Assumindo que a contribuição atmosférica ao sinal do satélite pode ser

estimada, resta interpretar a radiância ascendente ressurgente da água em

termos das características ópticas das camadas superiores do oceano (ou em

termos das variações nas concentrações e tipos de material dissolvido e

particulado que contribuem para variações nestas propriedades ópticas). As

equações utilizadas nestes procedimentos são coletivamente referidas como

algoritmos bio-ópticos (Smith e Baker, 1978; Clark, 1981).

Da irradiância que chega aos oceanos, 90% retorna à atmosfera e é

proveniente da primeira profundidade óptica, ou seja, da profundidade até onde

a irradiância é reduzida a 37% (1/e) do seu valor na superfície (Gordon e

McCluney, 1975). Por isso, a determinação da concentração de pigmentos,

através do sensoriamento remoto orbital, é restrito a esta camada.

Page 155: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-22

Apesar destas limitações, aliadas à cobertura por nuvens, tem se desenvolvido

diversas aplicações oceanográficas com a utilização de dados orbitais da cor

do oceano. Entre estas, podemos citar os estudos de processos dinâmicos de

correntes de maré, lançando mão da distribuição de sedimentos em suspensão

como traçador. Estas imagens podem ainda ser utilizadas para monitorar

plumas de sedimentos carreados por rios para a região costeira, servindo como

indicadores auxiliares no controle da poluição marinha. Da mesma forma,

plumas de efluentes domésticos e/ou industriais também podem ser

monitorados com esta tecnologia. A cor da água do mar é, algumas vezes,

alterada pela presença de determinados tipos de poluentes.

A obtenção rotineira de dados quantitativos das propriedades bio-ópticas dos

oceanos permite ainda o exame dos fatores oceânicos que afetam as

mudanças globais. Desta forma, torna-se possível avaliar o papel dos oceanos

no ciclo global do carbono, assim como em outros ciclos biogeoquímicos,

através de programas de pesquisa abrangentes.

3.2.1 CONCENTRAÇÕES SUPERFICIAIS DE CLOROFILA

Rotineiramente, os dados da cor do oceano obtidos por satélites são

empregados para estimar as concentrações de clorofila na superfície do mar. A

partir de imagens da concentração superficial de pigmentos, como a clorofila-a,

é possível observar sinopticamente feições biológicas de sistemas dinâmicos

como os grandes giros subtropicais, frentes oceânicas, ressurgências e

vórtices de mesoescala (Peláez e McGowan, 1986; Biggs e Müller-Karger,

1994; Santamaria-del-Angel et al., 1994; Monger et al., 1997; entre outros).

Laurs e Brucks (1985) demonstraram a utilização dos mapas de concentração

de pigmentos no estudo da distribuição de capturas de tunídeos.

Segundo Hooker e McClain (2000), os mapas de concentrações de clorofila-a

obtidos atualmente têm acurácia de ±30% no intervalo entre 0,05-50 mg.m-3.

Page 156: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-23

A Figura 4 apresentada a seguir mostra os campos superficiais de

concentração de clorofila-a obtidos pelo processamento da imagem SeaWiFS

de 09/08/2000. Os tons azuis correspondem a baixas concentrações de

pigmentos, típicas das águas oligotróficas da Corrente do Brasil. Os tons de

amarelo a vermelho correspondem a águas mais ricas em clorofila,

normalmente localizadas mais próximo à costa. As setas pequenas na imagem

indicam a presença de uma frente oceânica formada entre as águas pobres e

oceânicas da Corrente do Brasil, e as águas mais ricas sobre a plataforma.

Figura 4 – Imagem da concentração de clorofila-a superficial obtida a partir do sensor SeaWiFS em 09/08/2000 sobre a costa sudeste brasileira. Os tons azuis correspondem a baixas concentrações de pigmentos. Os tons amarelo a vermelhos indicam concentrações mais altas de clorofila (notar a tabela logarítmica de cores na parte inferior da figura). As setas pequenas indicam a presença de uma frente oceânica. A seta mais larga indica o sentido de rotação do vórtice ciclônico ao largo de S. Tomé. As isóbatas de 500, 1000, 2000 e 3000 m de profundidade foram sobrepostas à imagem.

Page 157: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-24

A seta mais larga quase em frente a Cabo de São Tomé, indica o sentido de

rotação de um vórtice ciclônico presente na imagem. Feições oceanográficas

de mesoescala também podem ser visualizadas em imagens da cor do oceano,

da mesma forma como em imagens termais.

3.2.2 PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA

A velocidade com que as concentrações de clorofila variam no tempo e/ou

quanta fotossíntese está ocorrendo durante o dia é chamada de produtividade

primária (primária porque é a fase inicial e crítica da teia alimentar). A análise

de séries temporais de imagens da cor do oceano permite que se conheça a

magnitude e a variabilidade das concentrações de clorofila e da produtividade

primária em escala global. Com isso, pode-se tentar quantificar as relações

entre a física dos oceanos e os padrões de produtividade em grande e

mesoescala (McClain et al.,1992).

A Figura 5 mostra um mapa médio da produtividade primária fitoplanctônica

integrada na coluna d’água (g.C.m-2) para o mês de agosto de 1998. A tabela

de cores aparece na parte inferior da figura. Os tons azuis, típicos de águas

oceânicas pobres, correspondem aos menores valores de produtividade. Os

tons de verde a vermelho, correspondentes a valores de produção primária

mais altos, são encontrados em regiões costeiras, de divergência equatorial e

em áreas de ressurgência. É interessante notar a mais alta produtividade do

Oceano Atlântico Norte em relação ao Atlântico Sul, nesta época do ano.

Este mapa foi obtido a partir de um algoritmo semi-analítico baseado nas

relação fundamental entre fotossíntese e luz. A produção primária é expressa

como função da biomassa fitoplanctônica e da irradiância disponível em

diferentes níveis de profundidades. A biomassa fitoplanctônica na camada

superficial é determinada pela concentração de clorofila-a obtida por imagens

da cor do oceano. A irradiância disponível na superfície do mar foi calculada

por modelos de transferência radiativa (Gregg e Carder, 1990), e a irradiância

Page 158: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-25

disponível abaixo da superfície do mar foi estimada por modelos de atenuação

na coluna d’água (Sathyendranath e Platt, 1988).

Figura 5 – Produtividade primária fitoplanctônica integrada média para o mês de agosto de 1998 estimada a partir de imagens SeaWiFS. A tabela de cores correspondentes aos valores de produtividade em g.C.m-2 encontra-se na parte inferior da figura.

3.2.3 GERENCIAMENTO COSTEIRO

A Zona Costeira abriga um mosaico de ecossistemas de alta relevância

ambiental, cuja diversidade é marcada pela transição de ambientes terrestres e

marinhos, com interações que lhe conferem um caráter de fragilidade. A maior

parte da população mundial vive em zonas costeiras, e há uma tendência

permanente ao aumento da concentração demográfica nessas regiões. Em

síntese, pode-se dizer que a sustentabilidade das atividades humanas nas

zonas costeiras depende de um meio marinho saudável e vice-versa.

Desta forma, a atividade de gerenciamento deste amplo universo de trabalho

implica, fundamentalmente, na construção de um modelo cooperativo entre os

diversos níveis e setores do governo, e deste com a sociedade.

O Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE) é um dos instrumentos do

Gerenciamento Costeiro que baliza o processo de ordenamento territorial

Page 159: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-26

necessário para a obtenção das condições de sustentabilidade ambiental do

desenvolvimento da Zona Costeira.

A Figura 6 a seguir mostra a área do Baixo Rio Parnaíba, entrte os estados do

Pi, MA e CE, incluindo o seu delta. Incorporando a área marinha, até a isóbata

de 20 m, à porção terrestre, tem-se uma área total de 16.744,25 km2. Esta

região é alvo de diferentes interesses que visam a alterar suas condições de

uso e ocupação. O avanço da ocupação sobre a área e a intensificação de

alguns usos têm aumentado as ameaças quanto à degradação ambiental e à

dilapidação do patrimônio natural. Para garantir a sustentabilidade do seu

desenvolvimento, foi elaborado um ZEE como um passo importante para

orientar planos de gestão.

Figura 6 – Mosaico de imagens Landsat 7, sensor ETM+, composição colorida 3B4G5R, do Baixo do Parnaíba (PI, MA e CE).

Page 160: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-27

3.3 BÓIAS RASTREADAS POR SATÉLITES

Como mencionado anteriormente, existem outros tipos de dados úteis aos

estudos oceanográficos, que não na forma de imagens, mas que podem ser

obtidos com auxílio da tecnologia espacial.

Bóias ancoradas e derivadores rastreados por satélites, têm sido desenvolvidos

e utilizados pelo INPE desde 1985, para estudos ambientais e oceanográficos

nas regiões da Antártica, Oceano Atlântico Sudoeste, e Atlântico Tropical. O

índice de aproveitamento utilizando a telemetria de dados por satélites, como

por exemplo, através do Sistema Argos, têm sido excelente, o que nos motiva a

continuar trabalhando desta forma.

Atualmente temos em atividade 10 derivadores de baixo custo, padrão WOCE

(Figura 7), na costa brasileira. Suas trajetórias, bem como os dados de

temperatura da água e pressão ao nível do mar coletados por eles, podem ser

acessados pela internet em: http://www.dsr.inpe.br/pnboia/pnboia.html

Figura 7 – (a) Esquema de um derivador de baixo custo, padrão WOCE, rastreado por satélite. A parte submersa encontra-se em tons de azul. (b) Fotografia de um derivador padrão WOCE construído pelo INPE.

Page 161: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-28

Pelo menos outros 50 derivadores do mesmo tipo foram lançados na nossa

costa, nos últimos anos, estando atualmente inativos. O Programa Nacional de

Bóias, conduzido pelo INPE e pela Marinha do Brasil, pretende continuar

lançando outros derivadores nos próximos anos.

Os dados coletados por estes derivadores são utilizados em estudos da

circulação oceânica, transporte de calor, calibração de imagens orbitais

termais, previsões meteorológicas marinhas, entre outras aplicações.

O Projeto Pirata (http://www4.cptec.inpe.br/pirata/) é uma iniciativa

internacional, com participação do INPE que pretende estudar as interações

entre o oceano e a atmosfera na região do Atlântico Tropical que sejam

relevantes para os estudos sobre as mudanças climáticas. De um total de 12

bóias fundeadas em atividade atualmente, 6 estão sob responsabilidade do

Brasil. Os dados oceanográficos e meteorológicos adquiridos automaticamente

por estas bóias são transmitidos via Sistema ARGOS. Depois de processadas,

todas as informações são disponibilizadas pela internet.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Além dos exemplos de aplicações apresentados acima, cabe mencionar que

diversos outros parâmetros e variáveis de interesse oceanográfico também são

obtidos com o emprego de tecnologia espacial. Como exemplo, podemos citar:

a detecção de derrames de óleo no mar através de radares de abertura

sintética, intensidade e direção dos ventos superficiais, altura e direção de

ondas, entre outros, através de altímetros e escaterômetros.

Esperamos ter demonstrado, ainda que de forma sucinta, a capacidade dos

satélites de pesquisa em medir parâmetros e/ou variáveis oceânicas

importantes para o clima, monitoramento ambiental, pesca, transporte

marítimo, segurança nacional, etc. Mesmo com a tecnologia espacial

Page 162: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-29

atualmente disponível, ainda existe uma insuficiência de informações em

muitas regiões do nosso planeta.

Diversos projetos de pesquisa que utilizam dados coletados por satélites têm

ampliado o nosso entendimento sobre o sistema oceano. Evidências deste

progresso são os novos programas que utilizam a tecnologia espacial para

aplicações em oceanografia.

Atualmente, quase todos os ramos da Oceanografia consideram o

Sensoriamento Remoto como uma ferramenta de grande utilidade na aquisição

de dados de interesse. O desafio àqueles que desenvolvem pesquisas em

Sensoriamento Remoto, mais especificamente na área de Oceanografia, é o de

explorar teorias e conceitos e desenvolver aplicações que não se

concretizariam somente com a utilização de métodos convencionais. Neste

contexto geral, são incluídos os estudos de processos oceanográficos que

requerem uma resolução espacial sinóptica e uma capacidade de amostragem

por longo período, características estas possíveis de serem obtidas com o

emprego de satélites.

As áreas mais promissoras são as que utilizam dados coletados

convencionalmente - por bóias e navios, e por observações orbitais de forma

complementar, afim de se revelar uma perspectiva mais ampla para o estudo e

entendimento de processos e fenômenos oceanográficos.

Se desejamos acompanhar esta evolução, não devemos esquecer os

princípios básicos envolvidos na aquisição de dados por Sensoriamento

Remoto, bem como não podemos deixar de conhecer os sistemas e os

sensores em disponibilidade e suas técnicas de utilização, para nos

beneficiarmos da melhor forma possível, de mais esta conquista do Homem na

procura da compreensão do meio em que vive.

Page 163: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-30

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Biggs, D.C.; Müller-Karger, F.E. Ship and satllite observations of chlorophyll

stocks in interacting cyclone-anticyclone eddy pairs in the western Gulf of

Mexico. Journal of Geophysical Research, 99:7371-7384. 1994

Clark, D.K. Phytoplankton pigment algorithm for the NIMBUS-7 CZCS. In:

Gower, J.R.F., Ed., Oceanography from Space, New York, Plenum Press,

227-237. 1981

Clarke, G.L.; Ewing, G.C.; Lorenzen, C.J. Spectra of backscattered light from

the sea obtained from aircraft as a measure of chlorophyll concentration.

Science, 167:1119-1121. 1970

Gordon, H.R.; McCluney, W.R. Estimation of the depth of sunlight penetration

in the sea for remote sensing. Appl. Optics, 140:413-416. 1975

Gregg, W.W.; Carder, K.L. A simple spectral solar irradiance model for

cloudless - maritime atmospheres. Limnol. Oceanogr., 35(8):1657-1675.

1990

Hooker, S.B.; McClain, C.R. The calibration and validation of SeaWiFS data.

Progress in Oceanography, 45:427-465. 2000

Laurs, R.M.; Brucks, J.T. Living marine resources applications. In: Advances in

Geophysics, V.27, Saltzman, B., Ed., Academic Press, New York, 419-

452pp. 1985

McClain, C.; Esaias, W.E.; Barnes, W.; Guenther, B.; Endres, D.; Hooker, S.B.;

Mitchell, B.G.; Barnes, R. SeaWiFS calibration and validation Plan: In:

Hooker, S.B.; Firestone, E.R., eds., SeaWiFS Technical Report Series, V.3

(NASA Technical Memorandum 104566). NASA, Washington, DC, 43p.

1992.

Page 164: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE M.Kampel 6-31

Monger, B.; McClain, C.; Murtuguude, R. Seasonal phytoplancton dynamics in

the eastern tropical Atlantic. J. Geph. Res., 102:12389-12411. 1997

Peláez, J.; McGowan, J.A. Phytoplancton pigment patterns in the California

Current as determined by satellite. Limnol. Oceanogr., 31(5):927-950. 1986

Robinson, I.S. Satellite oceanography: an introduction for oceanographers and

remote sensing scientists. West Sussex, England, Ellis Horwood, 1985.

455p.

Santamaria-del-Angel, E.; Alavarez-Borrego, S.; Müller-Karger, F.E. Gulf of

California biogeographics regions based on coastal zone color scanner

imagery. J. Geph. Res., 99:7411-7422. 1994

Sathyendranath, S.; Platt, T. The spectral irradiance field at the surface and in

the interior of the Ocean: a model for applications in Oceanography and

Remote Sensing. J. Geoph. Res., 93:9270-9280. 1988

Smith, R.C.; Baker, K.S. The bio-optica state of ocean waters and remote

sensing. Limnol. Ocenogr., 23(2):247-259. 1978

Yentsch, C.S. The influence of phytoplankton pigments on the color of

seawater. Deep-Sea Res., 7:1-17. 1959

Page 165: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-1

C A P Í T U L O 7

S E N S O R I A M E NT O R E M O T O

A P L I C A D O A O S

E S T U D O S G E O L Ó G I C O S

S t é l i o S o a r e s T a v a r e s J ú n i o r ∗ INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE

∗ e.mail : [email protected]

Page 166: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-2

Page 167: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-3

ÍNDICE 1. FATORES CONSIDERADOS, QUANDO IMAGENS DE SENSORIAMENTO

REMOTO SÃO UTILIZADAS EM APLICAÇÕES GEOLÓGICAS .................... 7-4

2. INTEGRAÇÃO DE DADOS................................................................................ 7-7

3. FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA ........................................................... 7-7

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 7-8

Page 168: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-4

SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO AOS ESTUDOS GEOLÓGICOS

1. FATORES CONSIDERADOS, QUANDO IMAGENS DE SENSORIAMENTO REMOTO SÃO UTILIZADAS EM APLICAÇÕES GEOLÓGICAS:

Características do sistema sensor

Litologia (tipos de rochas)

Fisiografia da região

Influência das variações sazonais refletidas na cobertura vegetal

Influência das variações sazonais refletidas nos ângulos solares de elevação e

azimute

- Características do sistema sensor

a) Sistemas Ópticos

• Resolução Espacial – imagens com resoluções espaciais adequadas contribuem

de forma significativa para detecção de feições menores, que por muitas vezes

tornam-se importantes para a fotointerpretação geológica. Ex: cursos de água de

ordens inferiores e formas menores de relevo como aquelas produzidas pelos

processos erosivos atuais como voçorocas, ravinas e cicatrizes de deslizamentos.

• Resolução Espectral – a posição, largura e quantidade de bandas de um

determinado sensor constituem importantes fatores para detecção de características

particulares de uma dada região. Por exemplo, algumas razões de bandas como a

entre as bandas 5 e 7 do Landsat 5 - TM podem mostrar feições associadas a zonas

de alteração hidrotermal, as quais, por sua vez, podem estar relacionadas a

processos de enriquecimento mineral.

Page 169: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-5

• Resolução Radiométrica – as variações nos níveis de cinza resultado da

sensibilidade com que o sistema registra as mudanças de comportamento dos alvos,

podem auxiliar na interpretação da variabilidade litológica.

b) Sistema Radar

A existência de sensores SAR com características distintas de comprimento de

onda, polarização, resolução espacial e geometria de iluminação favorece a seleção

de imagens mais adequadas às aplicações geológicas. Esta seleção também deve

levar em consideração aspectos morfológicos do terreno como: rugosidade (macro e

superficial), umidade e orientação estrutural. Estes aspectos influenciam diretamente

na aparência da imagem, por conseguinte interferem na qualidade e confiabilidade

da interpretação. Entre essas características dos sensores, ressalta-se a importância

do comprimento de onda e da geometria de iluminação, a qual é composta pelo

ângulo de incidência e azimute de visada, e cujo conhecimento é considerado um

fator indispensável na interpretação dos dados SAR, pois são importantes para o

realce topográfico. Ângulos de incidência menores são adequados para terrenos

planos, enquanto os elevados são para áreas de relevo movimentado. Em termos

geológicos as feições de maior destaque, geralmente o trend estrutural principal da

área, são mais realçadas quando o azimute de visada é ortogonal às suas direções.

Quanto ao comprimento de onda, terrenos planos com vegetação rala podem

configurar uma superfície lisa para determinadas faixas de freqüência como a da

banda L, ocasionando um fraco sinal de retorno da REM à antena, após contato com

o terreno. Desse modo na imagem resultante predominam tons de cinza mais

escuros. Por outro lado, em áreas de vegetação densa e relevo movimentado o

sinal de retorno é mais forte, produzindo uma imagem com melhor variação tonal. - Influência da Litologia

O mapeamento geológico parte do princípio que diferentes tipos de rochas, ou seus

derivados do intemperismo, possuem comportamentos espectrais próprios. Os

principais minerais de rochas ígneas possuem curvas de reflectâncias lisas,

permitindo apenas a diferenciação entre félsicos e máficos. Entre as rochas a

reflectância decresce dos termos ácidos (pegmatitos e granitos) para os básicos e

Page 170: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-6

ultrabásicos. Entre as rochas parcialmente alteradas nota-se comportamento

semelhante, apenas com um aumento relativo dos valores de reflectância. Em

rochas totalmente alteradas considera-se o comportamento dos solos derivados.

- Influência das condições fisiográficas da área

A escolha adequada da banda espectral é fundamental para a obtenção de bons

resultados no mapeamento dos tipos de cobertura, inclusive a vegetal. Em regiões

de floresta densa, a alta reflectância na banda 4 do TM (0.76-0.9 µm) e a erosão

diferencial contribuem para análise estrutural e a discriminação litológica, pois a

parte superior da floresta tende a acompanhar os traços do relevo regional, que por

sua vez refletem a organização estrutural.

Nas áreas de savana, outros intervalos espectrais, como o da banda 5 do TM (1.55-

1.75 µm), podem fornecer uma imagem com melhor variação tonal, a qual está

diretamente associada às respostas espectrais da litologia e ou do solo, devido ao

menor porte e maior espaçamento da distribuição da vegetação.

- Influência das variações sazonais na cobertura vegetal

Este fator influencia na intensidade com que a cobertura vegetal reflete os grandes

traços geológicos e contribui para associações geobotânicas. Dessa forma, a

vegetação pode servir como parâmetro auxiliar no mapeamento geológico.

Épocas de estações chuvosas, quando a vegetação encontra-se no seu vigor

máximo, favorecem tanto a fotointerpretação dos traços estruturais como a análise

da associações geobotânicas sobre imagens de sensoriamento remoto,

principalmente daquelas na faixa espectral do infravermelho próximo, onde a

folhagem apresenta alta reflectância.

Nas imagens de áreas com cobertura vegetal tipo savana, desenvolvida sobre solos

de baixa fertilidade, mesmo na estação chuvosa, ela aparece em tons de cinza mais

escuros nas bandas espectrais do infravermelho próximo, em relação as do

infravermelho médio. Essa diferença torna-se mais evidente nas imagens obtidas em

épocas de estiagem, quando a vegetação encontra-se sob estresse hídrico. Nesse

caso, as respostas espectrais podem estar diretamente associadas a variabilidade

litológica e ou pedológica.

Page 171: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-7

- Influência das variações sazonais decorrentes dos ângulos solares de elevação e

azimute

Menores ângulos de elevação solar produzem maior realce do relevo e permitem

com maior facilidade a identificação de lineamentos estruturais, porém em regiões

equatoriais esse ângulo pouco varia com a sazonalidade. Desse modo outros

parâmetros, como o azimute de iluminação solar, devem ser considerados. Assim

justifica-se a necessidade de análises multitemporais, as quais visem a seleção de

cenas, cuja o azimute solar seja o mais ortogonal possível com as orientações

estruturais, a fim de melhor realça-las.

2. INTEGRAÇÃO DE DADOS

As técnicas de fundir dados provenientes de fontes diferentes (multifontes) vêm

sendo amplamente utilizadas com intuito de gerar um produto final de boa qualidade

visual, para as análises quantitativas e qualitativas e para os procedimentos de

interpretação visual em geral, além de colaborar na redução de custos despendidos

em trabalhos de campo. Desse modo a utilização dessas técnicas alcançou uma

vasta variedade de aplicações dentro do conjunto de disciplinas das Ciências da

Terra.

Em geral nas aplicações geológicas procura-se integrar dados de alta resolução

espacial que realcem aspectos morfológicos do terreno, como é o caso das imagens

SAR, com dados que denotem aspectos do comportamento espectral dos materiais

constituintes, ou seja, que estejam relacionados com a variação litológica, como é o

caso das imagens geofísicas de gamaespectrometria. Dentro das várias técnicas

utilizadas destaca-se o método baseado na transformação para o espaço IHS.

3. FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

O primeiro passo seguido na etapa de interpretação geológica consiste no

reconhecimento na imagem dos elementos naturais da paisagem (drenagem e

relevo). Esses desempenham papel fundamental no desenho da paisagem natural

da superfície terrestre, bem como suas disposições refletem a organização

estrutural, a qual de uma forma geral exerce controle nas acumulações minerais. A

Page 172: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE S.S.Tavares Jr 7-8

variação tonal é um outro elemento de imagem que merece destaque, por ser

condicionada à reflectância dos alvos da superfície terrestre. Para os produtos

integrados multifontes considera-se a variação de matiz, a qual reflete as

características (variação litológica) dos dados utilizados na fusão com o SAR ou com

um produto derivado das imagens multiespectrais .

O passo seguinte consiste em um exame cuidadoso do padrão de organização

desses elementos, através da análise das propriedades de suas formas. A partir

desse exame individualiza-se na imagem vários setores com propriedades de textura

e estrutura similares, os quais constituem as zonas homólogas. Os limites entre

essas zonas podem ser bem definidos e corresponderem a contatos litológicos, isto

ocorre quando é marcado por uma quebra negativa de relevo, porém o mais comum

é a passagem gradual ou difusa das propriedades dos elementos texturais.

Caracterizadas as diversas formas de arranjo dos elementos texturais de drenagem

e relevo juntamente com o exame da variação tonal e ou de matiz, no caso de

produtos multifontes, é possível avaliar os significados geológicos, bem como definir

unidades fotolitológicas e associa-las às litologias descritas em trabalhos anteriores.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Almeida Filho, R. Elementos de análise e interpretação de imagens de

sensoriamento remoto. [online]. http://www.inpe.br/obt/dsr/geologia. Ago. 2001.

Santos, A. R.; Veneziani, P.; Paradella, W. R.; Morais, M. C. Radar aplicado ao mapeamento geológico e prospecção mineral: aplicações. São José dos

Campos: INPE/ADIMB, 2000b. 103p.

Veneziani, P. & Anjos, C. E. Metodologia de interpretação de dados de Sensoriamento Remoto e aplicações em Geologia. São José dos Campos:

INPE, 1982. 54p. (INPE-2227-MD/014).

Page 173: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

C A P Í T U L O 8

S E N S O R I A M E N T O R E M O T O N O E S T U D O D A V E G E T A Ç Ã O:

DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA

F l á v i o J o r g e P o n z o n i1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE

1 [email protected]

Page 174: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-2

Page 175: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-3

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................... 8.5

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 8-7

2. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A VEGETAÇÃO ............................ 8-8

3. INTERAÇÃO DA REM COM OS DOSSÉIS VEGETAIS .............................. 8-12

4. PARTICULARIDADES SOBRE A APARÊNCIA DA VEGETAÇÃO EM

IMAGENS ORBITAIS .................................................................................. 8-15

5. DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA ................................................ 8-17

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 8-27

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-4

Page 177: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-5

LISTA DE FIGURAS

1 – SEÇÃO TRANSVERSAL DE UMA FOLHA MOSTRANDO OS POSSÍVEIS CAMINHOS DA LUZ INCIDENTE ............................................................... 8-10

2 – CURVA DE REFLECTÂNCIA TÍPICA DE UMA FOLHA VERDE ............. 8-11

3 – DOMÍNIO DA MATA ATLÂNTICA ............................................................ 8-19

4 – “OVERLAY” SOBRE A IMAGEM E O MAPA PRELIMINAR RESULTANTE DA INTERPRETAÇÃO............................................................................. 8.22

5 – CONTORNO DAS CARTA TOPOGRÁFICAS NA ESCALA 1:250.000 SOBRE O DOMÍNIO DA MATA ATLÂNTICA .......................................... 8-23

6 – COMPOSIÇÕES COLORIDAS UTILIZADAS NOS MAPEAMENTOS DE 1985-90 (A) E 1990-95 (B) ........................................................................ 8-25

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1. INTRODUÇÃO

Como foi apresentado nos capítulos anteriores, as técnicas de Sensoriamento

Remoto se fundamentam em um processo de interação entre a Radiação

Eletromagnética e os diferentes objetos que se pretende estudar. A aplicação

dessas técnicas é viabilizada através do cumprimento de diversas etapas que

incluem a interação em si, caracterizada principalmente pelo fenômeno de

reflexão da radiação, a coleta de dados e seu registro através de um sensor e a

análise desses dados com o objetivo de extrair as informações pretendidas de um

dado objeto.

Assim como para o estudo da maioria dos recursos naturais, a aplicação das

técnicas de sensoriamento remoto para o estudo da vegetação têm quatro

diferentes níveis possíveis de coleta de dados: em laboratório, em campo, no

nível de aeronave e no nível orbital. Em laboratório, utilizam-se radiômetros aos

quais podem ser acoplados acessórios que permitem a coleta e o registro da

radiação refletida de folhas e demais órgãos das plantas, bem como de conjuntos

de plantas visando identificar possíveis alterações na forma como esses órgãos

interagem com a radiação eletromagnética. Em campo, novamente radiômetros

são utilizados, os quais são normalmente posicionados a alguns metros acima de

um plantio agrícola ou do topo de um dossel florestal com objetivo semelhante

àquele mencionado para a análise dos dados coletados em laboratório. No nível

de aeronave, diferentes sensores podem ser utilizados concomitantemente na

geração de curvas espectrais ou de imagens. Finalmente no nível orbital é que se

concentram as aplicações mais comumente divulgadas na comunidade em geral,

as quais incluem a geração e utilização de imagens pictóricas na elaboração de

mapas temáticos e/ou na avaliação espectral da cobertura vegetal de extensas

áreas da superfície terrestre.

Neste capítulo abordamos os princípios que fundamentam os estudos da

vegetação através da aplicação de técnicas de sensoriamento remoto.

Adicionalmente apresentamos um exemplo de mapeamento da vegetação no

domínio da Mata Atlântica, que vem sendo realizado com bastante sucesso.

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2. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A VEGETAÇÃO

No nível de coleta de dados em laboratório comumente são consideradas as

folhas, partes de plantas ou até alguns arranjos de plantas, dos quais são

coletados dados radiométricos com o objetivo de caracterizar espectralmente

fenômenos e/ou aspectos relacionados ao processo de interação entre a radiação

eletromagnética (REM) e a vegetação. Em campo, os dados podem ser coletados

diretamente das folhas ou através de dispositivos como plataformas (móveis ou

fixas), teleféricos, etc; que permitem a colocação dos sensores imediatamente

acima dos dosséis vegetais segundo as mais diferentes disposições. Na coleta de

dados em aeronave, estão incluídas as máquinas fotográficas, os radiômetros e

os sensores eletro-ópticos, assim como no nível orbital.

A principal motivação dos estudos em vegetação envolvendo a aplicação das

técnicas de sensoriamento remoto, fundamenta-se na compreensão da

“aparência” que uma dada cobertura vegetal assume em um determinado produto

de sensoriamento remoto, a qual é fruto de um processo complexo que envolve

muitos parâmetros e fatores ambientais. Há de se considerar que um dossel é

constituído por muitos elementos da própria vegetação, como folhas, galhos,

frutos, flores, etc. Um fluxo de radiação incidente sobre qualquer um destes

elementos estará sujeito a dois processos: espalhamento e absorção. O processo

de espalhamento, por sua vez, pode ser dividido em dois sub-processos: reflexão

e transmissão através do elemento. O destino do fluxo radiante incidente sobre

um destes elementos é então dependente das características do fluxo

(comprimentos de onda, ângulo de incidência e polarização) e das características

físico-químicas destes mesmos elementos.

De todos os elementos constituintes da vegetação, a folha constitui o principal

deles quando se considera o processo de interação descrito. Para uma melhor

compreensão das características de reflectância da REM incidente sobre uma

folha é necessário o conhecimento de sua composição química, principalmente

tipo e quantidade de pigmentos fotossintetizantes, e de sua morfologia interna

(distribuição e quantidade de tecidos, espaços intercelulares, etc). Uma folha

típica é constituída de três tecidos básicos que são: epiderme, mesófilo

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fotossintético e tecido vascular. A folha é então coberta por uma camada de

células protetoras epidérmicas, na qual muitas vezes desenvolve-se uma fina e

relativamente impermeável superfície externa. Abaixo da epiderme encontra-se o

mesófilo fotossintético, o qual por sua vez é freqüentemente subdividido numa

camada ou em camadas de células paliçádicas alongadas, arranjadas

perpendicularmente à superfície da folha, que formam o parênquima. As células

do parênquima são ocupadas por seiva e protoplasma.

Esparsos através do mesófilo estão os espaços intercelulares cheios de ar, os

quais se abrem para fora através dos estômatos. Esta rede de passagens de ar

constitui a via de acesso pela qual o CO2 alcança as células fotossintéticas e o O2

liberado na fotossíntese retorna à atmosfera externa. Uma terceira característica

estrutural da folha é o tecido vascular. A rede de tecidos do sistema vascular não

serve somente para suprir a folha com água e nutrientes do solo, mas também

constitui a passagem pela qual fluem os produtos da fotossíntese que são

produzidos na folha, para as demais partes da planta. As estruturas das células

que compõem os três tecidos das folhas são muito variáveis, dependendo da

espécie e das condições ambientais.

O comportamento espectral de uma folha é função de sua composição,

morfologia e estrutura interna. Desde que as características da folha são

geneticamente controladas, existirão portanto diferenças no comportamento

espectral entre grupos geneticamente distintos.

Levando em consideração o conceito da reflectância interna numa folha e os

conhecimentos do espectro de absorção da clorofila, Willstatter e Stoll (1918),

desenvolveram uma teoria sobre a trajetória da REM dentro de uma folha, a qual

é válida até hoje. Os autores basearam sua teoria na estrutura interna das folhas

e na reflectância potencial das superfícies. Segundo eles, a trajetória da REM se

daria ao longo de vários meios, sendo estes compostos pela água, ar,

membranas celulares, etc. Um mesmo feixe de radiação poderia passar, por

exemplo, através de uma camada de água, que possui um índice de refração de

1,33, e em seguida atravessar um espaço preenchido com ar, que possui um

índice de refração igual a 1. Além desta variação nos índices de refração dos

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diversos meios a serem atravessados, foi considerado que as células dos tecidos

foliares, principalmente do mesófilo esponjoso, possuem uma estrutura irregular,

sendo orientada espacialmente sob diversos ângulos. Willstatter e Stoll (1918)

imaginaram as possíveis trajetórias da REM dentro de uma folha, como mostra a

Figura 1.

Uma pequena quantidade de luz é refletida das células da camada superficial. A

maior parte é transmitida para o mesófilo esponjoso, onde os raios incidem

freqüentemente nas paredes celulares, sendo refletidos se os ângulos de

incidência forem suficientemente grandes. Esta reflexão múltipla é

essencialmente um processo aleatório no qual os raios mudam de direção dentro

da folha. Dado o grande número de paredes celulares dentro da folha, alguns

raios são refletidos de volta, enquanto outros são transmitidos através da folha. A

espessura da folha é fator importante no caminho da REM, já que geralmente a

transmitância é maior do que a reflectância para folhas finas, mas o inverso

acontece com folhas grossas.

Fig. 1-Seção transversal de uma folha mostrando os possíveis caminhos da

luz incidente.

Fonte: Gates et al . (1965)

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A curva de reflectância característica de uma folha verde sadia é mostrada na

Figura 2. Os comprimentos de onda relativos ao ultravioleta não foram

considerados, porque uma grande quantidade dessa energia é absorvida pela

atmosfera e a vegetação não faz uso dela.

Fig. 2-Curva de reflectância típica de uma folha verde.

Fonte: Novo (1989)

A região compreendida entre 400 nm a 2600 nm pode ser dividida em três áreas:

5. região do visível (400 nm a 700 nm);

b) região do infravermelho próximo (700 nm a 1300 nm);

c) região do infravermelho médio (1300 nm a 2600 nm).

Os principais aspectos relacionados ao comportamento espectral da folha, em

cada uma destas regiões são:

5. região do visível: Nesta região os pigmentos existentes nas folhas

dominam a reflectância espectral. Estes pigmentos, geralmente

encontrados nos cloroplastos são: clorofila (65%), carotenos (6%), e

xantofilas (29%). Os valores percentuais destes pigmentos existentes

nas folhas podem variar grandemente de espécie para espécie. A

energia radiante interage com a estrutura foliar por absorção e por

espalhamento. A energia é absorvida seletivamente pela clorofila e é

convertida em calor ou fluorescência, e também convertida

fotoquimicamente em energia estocada na forma de componentes

orgânicos através da fotossíntese;

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b) região do infravermelho próximo: Nesta região existe uma absorção

pequena da REM e considerável espalhamento interno na folha. A absorção da

água é geralmente baixa nessa região. A reflectância espectral é quase constante

nessa região. Gates et al. (1965) determinam que a reflectância espectral de

folhas nessa região do espectro eletromagnético é o resultado da interação da

energia incidente com a estrutura do mesófilo. Fatores externos à folha, como

disponibilidade de água por exemplo, podem causar alterações na relação água-

ar no mesófilo, podendo alterar a reflectância de uma folha nesta região. De

maneira geral, quanto mais lacunosa for a estrutura interna foliar, maior será o

espalhamento interno da radiação incidente, e consequentemente, maior será

também a reflectância;

c) região do infravermelho médio: A absorção devido à água líquida

predomina na reflectância espectral das folhas na região do infravermelho

próximo. Considerando a água líquida, esta apresenta na região em torno de

2000 nm, uma reflectância geralmente pequena, sendo menor do que 10% para

um ângulo de incidência de 65o e menor do que 5% para um ângulo de incidência

de 20º A água absorve consideravelmente a REM incidente na região espectral

compreendida entre 1300 nm a 2000 nm. Em termos mais pontuais, a absorção

da água se dá em 1100 nm; 1450 nm; 1950 nm; 2700 nm e 6300 nm.

3. INTERAÇÃO DA REM COM OS DOSSÉIS VEGETAIS

Todas as discussões apresentadas até o momento referiram-se ao estudo das

propriedades espectrais de folhas isoladas, mas a aplicação das técnicas de

sensoriamento remoto no estudo da vegetação, inclui a necessidade de

compreender o processo de interação entre a REM e os diversos tipos

fisionômicos de dosséis (florestas, culturas agrícolas, formações de porte

herbáceo, etc).

Uma vez que a folha é o principal elemento da vegetação sob o ponto de vista do

processo de interação com a REM, espera-se que muito do que foi exposto

referente às características de reflectância das folhas, também seja válido para os

dosséis. De fato, quando comparadas as curvas de reflectância de uma folha

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-13

verde sadia com as medições espectrais de dosséis, estas apresentam formas

muito semelhantes. Essa semelhança permite que os padrões de reflectância

apresentados pelos dosséis vegetais em imagens multiespectrais possam ser

previstos. Assim, por exemplo, espera-se que em imagens referentes à região do

visível os dosséis apresentem tonalidade escura devido à baixa reflectância da

REM, em função da ação dos pigmentos fotossintetizantes; em imagens da região

do infravermelho próximo, estes mesmos dosséis deverão apresentar-se com

tonalidade clara e em imagens do infravermelho médio espera-se tons de cinza

intermediários entre o escuro das imagens do visível e o claro daquelas do

infravermelho próximo.

A distribuição espacial dos elementos da vegetação, bem como a suas

densidades e orientações, definem a arquitetura da vegetação. A distribuição

espacial depende de como foram arranjadas as sementes no plantio (no caso de

vegetação cultivada), do tipo de vegetação existente e do estágio de

desenvolvimento das plantas. Em vários modelos de reflectância da vegetação

um dossel é considerado como sendo composto por vários sub-dosséis,

arranjados regularmente no solo (plantios em fileiras, por exemplo) ou arranjados

aleatoriamente, segundo uma distribuição específica. Para um dossel ou sub-

dossel homogêneo, assume-se que a densidade dos elementos da vegetação é

uniforme, o que é caracterizado pelo Índice de Área Foliar (IAF), que representa a

razão entre a área do elemento e a área no terreno. O IAF é um dos principais

parâmetros da vegetação e é requerido em modelos de crescimento vegetal e de

evapotranspiração; é ainda relacionado à biomassa.

Outro parâmetro que define a arquitetura do dossel é a Distribuição Angular Foliar

(DAF). É caracterizada por uma função de densidade de distribuição f(θl, ϕ l), onde

θl e ϕl são a inclinação e o azimute da folha, respectivamente. Por conseguinte f(θl,

ϕ l) dθl dϕl é a fração de área foliar sujeita aos ângulos de inclinação θl e θl +dθl, e os

ângulos azimutais ϕl e ϕl +dϕl. A DAF varia consideravelmente entre os tipos de

vegetação. Os dosséis são normalmente descritos por um dos seguintes seis

tipos de distribuições: planófila, erectófila, plagiófila, extremófila, uniforme e

esférica.

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-14

Estes parâmetros arquitetônicos afetam qualitativamente a reflectância da

vegetação. Na região do visível, uma vez que muito da energia incidente sobre

uma folha é absorvida, com o aumento do número de folhas, isto é, com o

aumento do IAF, mais e mais energia será absorvida pela vegetação. Assim que o

IAF atingir um determinado valor (aproximadamente compreendido entre 2 e 3),

muito da radiação incidente é interceptada e absorvida pelas folhas e um

permanente aumento do IAF não influenciará a reflectância da vegetação. Por

conseguinte, a reflectância na região do visível decresce quase que

exponencialmente com o aumento do IAF até atingir um valor próximo de 0,

quando o IAF assume valores entre 2 e 3. Na região do infravermelho próximo,

uma vez que a absorção é mínima, o aumento do IAF implica no aumento do

espalhamento e no conseqüente aumento da reflectância da vegetação, até que o

IAF atinja valores compreendidos entre 6 e 8.

Um dos efeitos da DAF sobre a reflectância da vegetação refere-se à sua

influência na probabilidade de falhas através do dossel como uma função dos

ângulos zenital solar e de visada.

A orientação das fileiras de uma cultura agrícola, por exemplo, exerce menos

influência na região do infravermelho do que na região do visível devido ao menor

efeito das sombras, uma vez que as folhas são praticamente transparentes nesta

região espectral.

Um outro efeito da arquitetura do dossel sobre sua reflectância ocorre quando os

elementos da vegetação não se encontram uniformemente distribuídos. Supondo

que ao invés de estarem uniformemente distribuídas no dossel, as folhas

estivessem agrupadas, este agrupamento apresentaria dois efeitos principais: ele

aumentaria a probabilidade de ocorrência de lacunas através de toda a extensão

do dossel, que por sua vez, aumentaria a influência do espalhamento dos

elementos deste mesmo dossel, localizados nas camadas mais próximas ao solo.

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-15

4. PARTICULARIDADES SOBRE A APARÊNCIA DA VEGETAÇÃO EM IMAGENS ORBITAIS

Um dossel vegetal apresenta valores de reflectância relativamente baixos na

região do visível, devido à ação dos pigmentos fotossintetizantes que absorvem a

REM para a realização da fotossíntese. Isto é evidenciado pela tonalidade escura

nas imagens obtidas nesta região. Nas imagens da região do infravermelho

próximo verifica-se que estes valores apresentam-se elevados devido ao

espalhamento interno sofrido pela REM em função da disposição da estrutura

morfológica da folha, aliado ainda ao espalhamento múltiplo entre as diferentes

camadas de folhas. Finalmente, no infravermelho médio tem-se uma nova queda

destes valores, devido a presença de água no interior da folha. De fato, estes

fatores influentes não atuam isoladamente. Em cada uma das regiões espectrais

todos os fatores exercem sua influência concomitantemente. Assim, por exemplo,

os níveis baixos de reflectância na região do visível, esperados para uma

cobertura vegetal, não se devem exclusivamente à absorção dos pigmentos

existentes nas folhas, mas também às sombras que se projetam entre as folhas,

as quais são dependentes da geometria de iluminação, da Distribuição Angular

das Folhas (DAF) e da rugosidade do dossel em sua camada superior (topo do

dossel). Sobre esses efeitos discorreremos oportunamente.

Vale salientar que o que é efetivamente medido pelo sensor colocado em órbita

terrestre é a radiância espectral. Como cada sensor de cada banda espetral, na

qual tal sensor é apto a coletar a REM refletida pelos objetos possui sua própria

sensibilidade, isso implica num “desbalanceamento” entre as radiâncias

espectrais medidas. Esse desbalanceamento pode ocasionar diferenças de brilho

de um mesmo objeto entre as bandas, ora subestimando-o, ora superestimando-º

Isso pode explicar, por exemplo, que apesar da queda da reflectância da

vegetação verificada na região espectral do infravermelho médio não ser muito

acentuada em relação à região do infravermelho próximo, no caso da cobertura

vegetal, a tonalidade escura numa imagem do infravermelho médio

freqüentemente é mais intensa do que aquela verificada em uma imagem do

visível. Alia-se a este fato a maior interferência da atmosfera nas regiões do

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-16

visível em relação ao infravermelho que tende a deixar ligeiramente “mais claros”

os dosséis vegetais nas imagens do visível.

Mesmo ciente destas influências, é comum o intérprete de imagens orbitais

interessado em extrair informações sobre a cobertura vegetal, procurar associar

os padrões apresentados por esta diretamente com suas características

estruturais (parâmetros biofísicos). De fato, como foi apresentado nos itens

anteriores, essa associação é possível, mas existem algumas particularidades

que devem ser consideradas. Por exemplo: é esperado que à medida que uma

determinada cobertura vegetal aumenta sua densidade, os valores de reflectância

espectral referentes à região do visível apresentem uma diminuição quase

exponencial, enquanto que para a região do infravermelho próximo estes

apresentam aumento também quase exponencial, até que sejam atingidos seus

respectivos pontos de saturação (IAF=2 ou 3 para a região do visível e IAF=6 ou

8, para a região do infravermelho próximo).

Dependendo da arquitetura (forma e distribuição espacial dos indivíduos

constituintes do dossel) assumida em cada uma das fases de desenvolvimento

dessa cobertura vegetal, esse efeito pode ou não ser constatado, podendo ser

“mascarado” pelo efeito de outros fatores/parâmetros, principalmente participação

do solo e sombreamento entre os próprios elementos da vegetação (folhas,

galhos e troncos, principalmente). Assim, em uma imagem do infravermelho

próximo, uma floresta perenifólia, bem densa, com um IAF muito elevado, poderá

assumir um brilho mais escuro do que um plantio jovem de Eucalyptus spp., que

possuiria um IAF bem menos elevado. Em tal floresta, a existência de diferentes

estratos (camadas) horizontais, com os indivíduos dominantes projetando suas

copas acima de uma cota média do dossel, poderia acarretar o sombreamento

daqueles que se posicionariam imediatamente abaixo, o que implicaria na

diminuição da irradiância nos estratos inferiores e, conseqüentemente, na

diminuição da radiância medida pelo sensor orbital, o que por sua vez implicaria

no “escurecimento” do dossel da floresta em relação ao de Eucalyptus spp, que

não possuiria estratos e portanto o sombreamento entre seus elementos

constituintes seria bem menor. Evidentemente que esse efeito será tanto maior

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quanto maior for o ângulo de incidência solar, uma vez que o sombreamento é

proporcional a esse ângulo.

Para o caso do solo, sua participação também é dependente do ângulo de

iluminação e desta vez de maneira inversa, ou seja, quanto maior for o ângulo de

incidência, é esperada uma menor participação do solo.

Cada dossel, em particular, possui suas características próprias e desenvolve-se

em diferentes tipos de solos sob diferentes condições ambientais. Não há como

prever todas as possibilidades, tentar elencá-las, relacionando-as a possíveis

padrões em imagens orbitais. Assim como acontece com qualquer outro objeto de

estudo à luz das técnicas de sensoriamento remoto, são inerentes as chamadas

ambigüidades nas quais efeitos de diferentes fatores/ parâmetros podem assumir

valores iguais de radiância, o que implicará em uma “mesma” aparência nas

imagens, mesmo em se tratando de diferentes coberturas vegetais. Cabe ao

intérprete estar preparado para conviver com estas limitações e extrair dos

produtos de sensoriamento remoto o máximo de informação confiável.

5. DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA

Vaga no inconsciente e até no consciente das pessoas, a noção de que os

recursos naturais vêm se tornando escassos e que a humanidade precisa

aprender rapidamente a utilizar com racionalidade esses recursos, sob pena de

comprometer a sobrevivência das gerações futuras. Contudo, nem sempre essa

noção é fruto da análise racional conduzida sobre dados concretos, gerados a

partir da aplicação de metodologias cientificamente fundamentadas.

A partir de meados da década de 80, iniciou-se no país uma intensa mobilização

da sociedade civil pela preservação da Mata Atlântica. O movimento

ambientalista, no entanto, contava com poucas informações consistentes sobre a

área original, a dimensão, a distribuição espacial, a estrutura e a situação dos

remanescentes florestais do bioma. Com o objetivo de suprir essas lacunas, sem

o que não seria possível traçar ações efetivas de conservação, a Fundação SOS

Mata Atlântica e o INPE, em parceria com o Instituto Brasileiro de Meio Ambiente

e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), concluíram o "Atlas dos

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-18

Remanescentes Florestais do Domínio da Mata Atlântica" em 1990. Primeiro

mapeamento da Mata Atlântica realizado no País a partir da análise de imagens

de satélite, incluiu, além das fisionomias florestais, os ecossistemas associados,

na escala 1:1.000.000, determinando sua área original e estabelecendo uma

referência inicial para o desenvolvimento de novos estudos. A escala adotada

neste primeiro trabalho apresentou limitações para estudos mais detalhados, pois

algumas unidades de pequena extensão não puderam ser mapeadas e polígonos

de remanescentes descontínuos foram agrupados. Em função dessas limitações

e motivados em adquirir informações mais precisas, a Fundação SOS Mata

Atlântica e o INPE iniciaram um novo mapeamento em 1990 que originou o “Atlas

da Evolução dos Remanescentes Florestais e Ecossistemas Associados no

Domínio da Mata Atlântica - Período 1985-1990”, o trabalho foi concluído em 1993

e permitiu avaliar a dinâmica dos remanescentes florestais e de ecossistemas

associados da Mata Atlântica em 10 Estados, da Bahia ao Rio Grande do Sul.

Foram utilizadas técnicas de interpretação visual de imagens TM/Landsat, na

escala 1:250.000, levantamentos de campo e análise por especialistas para

aferição dos dados.

Diante dos resultados obtidos, a Fundação SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram

uma nova atualização de dados, analisando a dinâmica do bioma entre 1990-

1995. Esta etapa abrangeu todos os Estados da fase anterior, com exceção da

Bahia devido a não disponibilidade de imagens livres de nuvens, e vários

aprimoramentos foram incorporados, graças ao avanço tecnológico verificado, o

que permitiu uma melhor visualização das classes mapeadas e deu,

conseqüentemente, uma maior confiabilidade aos dados gerados. Outro

aperfeiçoamento importante foi a inclusão de uma avaliação estatística,

supervisionada pelo INPE, que apontou o índice de exatidão global do

mapeamento dos Estados do Espírito Santo e de Santa Catarina.

Além dos aprimoramentos anteriormente citados, o Instituto Socioambiental, com

o qual a Fundação SOS Mata Atlântica assinou convênio em 1995, digitalizou os

limites das fisionomias vegetais que compõem o Domínio da Mata Atlântica

(Figura 3), segundo a terminologia e os critérios estabelecidos pela Fundação

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e os limites de algumas

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-19

Unidades de Conservação federais e estaduais. Com base nestes dados, foi

possível avaliar a dinâmica da Mata Atlântica de forma mais precisa e localizada,

permitindo a definição de políticas de conservação mais objetivas e coerentes

com cada situação. Este aperfeiçoamento permitiu, ainda, que os dados sobre as

formações florestais da Mata Atlântica fossem separados dos dados de outros

biomas, principalmente savana e estepe, que na etapa anterior estavam incluídos

no cômputo geral.

Figura 3 – Domínio da Mata Atlântica

Em meados de 1999, a SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram a concepção de

um novo mapeamento, agora referente ao período 1995-2000, no qual foram

incluídas várias inovações metodológicas, fruto do aprimoramento de máquinas e

de aplicativos disponíveis.

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-20

Mas afinal, como esses mapeamentos são feitos? Em que critérios se

fundamentam e que tipo de produtos são utilizados? O que se pode afirmar sobre

a sua confiabilidade?

Antes de aprofundarmos mais sobre as questões metodológicas, é necessário

compreender primeiramente o papel de cada instituição envolvida. A Fundação

SOS Mata Atlântica age como uma espécie de cliente que tem necessidades e

para atendê-las, procura outra instituição que julga ter alguma competência

específica. Para o caso de sua relação com o INPE, a Fundação SOS Mata

Atlântica espera obter toda a orientação técnico-científica que garanta aos

resultados dos mapeamentos o máximo de confiabilidade possível. Nesse

sentido, o INPE assume a coordenação técnica dos trabalhos, estabelecendo

então todos os procedimentos metodológicos a serem conduzidos, porém não

pode, devido às suas diretrizes institucionais, elaborar os mapeamentos

propriamente ditos, cabendo estes a empresas do setor aeroespacial que foram

escolhidas mediante licitações. Mesmo assim, o INPE acompanha passo a passo

todos os processos envolvidos nos mapeamentos, interferindo quando

necessário.

Mesmo para aqueles pouco familiarizados com mapeamentos de grandes

extensões da superfície terrestre, deve ser suficientemente fácil compreender que

estes não são elaborados sem a utilização de alguma ferramenta que possibilite a

observação instantânea de uma dada porção dessa superfície, como acontece,

por exemplo com fotografias aéreas ou imagens de satélite. Nesses

mapeamentos específicos que estamos tratando, foram utilizadas imagens do

sensor Thematic Mapper do satélite Landsat 5, as quais podem ser

disponibilizadas em duas formas básicas: a analógica e a digital. Na analógica a

imagem é materializada em papel, assumindo a aparência de uma grande

fotografia, cujo tamanho é dependente da escala de trabalho. Por exemplo: se a

escala de trabalho fosse definida como 1:100.000, essas imagens ficariam

materializadas em papel fotográfico de aproximadamente 1,20 x 1,20m, enquanto

se a escala fosse de 1:250.000, essas dimensões passariam para

aproximadamente 90 x 90 cm. Na forma digital, a imagem é disponibilizada

eletronicamente através de diferentes meios, sendo o mais usual atualmente o

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DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-21

CDROM. Mas os primeiros mapeamentos não contavam com as imagens em

formato digital, nem com aplicativos que permitissem maior facilidade na

manipulação dos dados. Então, todo o trabalho era feito sobre as imagens em

formato analógico. Vamos aqui descrever os procedimentos adotados nos três

últimos mapeamentos realizados, uma vez que foram neles que se verificaram os

maiores aprimoramentos metodológicos.

O mapeamento que se seguiu àquele desenvolvido na escala 1:1.000.000, foi

realizado no início da década de 90 sobre imagens orbitais datadas do final de

década de 80 disponibilizadas na escala 1:250.000 (imagens analógicas). A

legenda desse mapeamento foi assim definida: Remanescentes Florestais,

Remanescentes de Restinga, Remanescentes de Mangue. Em Remanescentes

Florestais estariam incluídas todas as formações florestais, mesmo aquelas que

apresentariam baixos índices de degradação e outras em estágios sucessionais

avançados (capoeiras), excluindo somente os reflorestamentos (jovens e adultos).

Remanescentes de Restinga seriam todas as formações florestais acorrentes

próximas ao mar e preferencialmente abaixo da cota topográfica de 20m. Vale

salientar que nem todo o Estado da Federação trata o termo Restinga como

sendo uma formação florestal. Dessa forma, procurou-se adequar os

mapeamentos para cada Estado, procurando não ferir os critérios regionais

existentes. Remanescentes de Mangue foram consideradas aquelas formações

arbóreo-arbustivas localizadas em canais de drenagem sob influência marítima.

Uma vez definida essa legenda, a qual é perfeitamente compatível com a escala

1:250.000, restava ainda definir quais imagens utilizar, ou seja, quais, entre as

diversas imagens geradas pelo sensor Thematic Mapper serviriam para identificar

os itens da legenda estabelecida. Para tanto, foi considerado o processo de

interação entre a radiação eletromagnética e a vegetação descrito anteriormente

(Figura 1).

A alternância de tons claros e escuros da aparência da vegetação nas diferentes

imagens torna possível a elaboração das chamadas composições coloridas, que

nada mais são do que superposições de três diferentes imagens (provenientes de

regiões espectrais diferentes, mas da mesma porção da superfície terrestre)

Page 194: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-22

sobre as quais são aplicados filtros coloridos com as cores primárias (vermelho,

verde e azul) para cada imagem. Como resultado, a paisagem analisada assume

cores dando uma aparência como de uma fotografia colorida.

No mapeamento em questão, foram utilizadas imagens da região do vermelho

(visível), do infravermelho próximo e do infravermelho médio, sendo que cada

uma delas recebeu os filtros azul, verde e vermelho, respectivamente. Essa

distribuição de imagens e filtros permitiu que a vegetação assumisse tonalidades

esverdeadas nas composições coloridas, o que facilitou e muito o trabalho dos

intérpretes, que naquela época não estavam familiarizados em observar a

vegetação em outra cor senão aquela que quotidianamente estavam

acostumados a observar (verde).

Mas quantas composições foram elaboradas? Foram elaboradas pelo INPE 104

composições coloridas de forma a abranger todo o Domínio da Mata Atlântica, as

quais eram distribuídas para empresas do setor privado que se incumbiam de

elaborar o mapeamento. Já nessas empresas então, sobre cada uma dessas 104

composições coloridas era colocado o que chamamos de “overlay” que é um

papel polyester, relativamente transparente sobre o qual o intérprete procede a

interpretação propriamente dita (Figura 4).

Figura 4 – “Overlay” sobre a imagem e o mapa preliminar resultante da

interpretação. FONTE: http://sputnik.dpi.inpe.br:1910/col/dpi.inpe.br/banon/2000/09.12.17.24/doc/amz1998_1999/pagina6.

htm

Page 195: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-23

Nesse “overlay” eram demarcados também os limites das cartas topográficas na

escala 1:250.000, que em última análise são consideradas as unidades de

mapeamento (Figura 5) que totalizavam 114 cartas topográficas e também eram

demarcados os pontos de controle, que eram cruzamentos de estradas ou rios

que podiam ser facilmente visualizados nas cartas topográficas e nas imagens e

serviriam para posicionar geograficamente o mapa gerado mediante a utilização

de algoritmos específicos implementados em computadores. Nessa escala de

mapeamento, 25 ha foi definido como área mínima de mapeamento.

Figura 5 – Contorno das carta topográficas na escala 1:250.000 sobre o Domínio

da Mata Atlântica.

Era constituída então uma equipe de três a quatro intérpretes, liderados por outro

com maior experiência que se incumbia de efetuar a homogeneização das

interpretações, ou seja, cuidava para que houvesse um mínimo de diferenças

entre as interpretações, uma vez que a interpretação propriamente dita é uma

Page 196: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-24

atividade puramente intuitiva e de caracter subjetivo. Como conseqüência, cada

intérprete tem seus próprios critérios no momento da definição da natureza de

uma dado polígono mapeado, bem como de seus limites. No caso de dúvidas, um

técnico do INPE era chamado para que este tomasse uma decisão específica,

assumindo então todas as conseqüências dessa decisão. Uma vez concluída

essa etapa de interpretação, os “overlays” eram novamente analisados

procurando identificar inconsistências de interpretação e em seguida estes eram

digitalizados e introduzidos em um Sistema de Informação Geográfica (SIG). Era

impressa uma prova de cada uma das 114 cartas topográficas, agora contendo

somente o conteúdo temático (mapa contendo os polígonos fruto da

interpretação) para uma nova averiguação de inconsistências. Essas provas eram

enviadas a consultores em cada Estado para que estes procedessem a uma

análise crítica do mapeamento realizado. Esses consultores eram basicamente

profissionais do mundo acadêmico ou não, com comprovada experiência no

estudo da Mata Atlântica e de seus ecossistemas associados.

Depois da intervenção dos consultores, cada carta era novamente analisada,

procurando corrigir possíveis erros de interpretação e procedia-se a elaboração

dos mapas finais. A partir dessa etapa, as áreas de cada tema da legenda eram

determinadas através de funções específicas do SIG utilizado. Todo esse

processo descrito para o primeiro mapeamento na escala 1:250.000 consumiu em

média 2 anos para ser concluído.

A atualização do atlas gerado nesse mapeamento foi elaborada em meados da

década de 90, segundo uma metodologia muito semelhante àquela descrita,

diferenciando-se somente na utilização de composições coloridas ligeiramente

diferentes. A diferença verificou-se na substituição dos filtros coloridos vermelho e

verde que passaram a ser atribuídos às imagens do infravermelho próximo e

médio, respectivamente e na aplicação de contrastes lineares às imagens, o que

implicou em uma melhor discriminação visual de feições da superfície terrestre

nas composições geradas. Nesse mapeamento, a escala de 1:250.000 foi

mantida, bem como todos os procedimentos e critérios utilizados na interpretação.

A Figura 6 mostra um exemplo de uma mesma cena, referente às cercanias da

Page 197: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-25

Baia da Guanabara, observada em composições coloridas como aquelas

utilizadas em ambos os mapeamentos.

a b

Figura 6 – Composições coloridas utilizadas nos mapeamentos de 1985-90 (a) e

1990-95 (b).

Outra implementação importante foi a estimativa de Exatidão de Mapeamento

Global, que é fundamentada no confronto entre os mapas gerados e informações

provenientes do campo. Para tanto, são sorteados aleatoriamente um certo

número de pontos a serem visitados em campo. Esses pontos recaem sobre o

mapa sobre polígonos cujas naturezas e posicionamento espacial foram

estabelecidos pelos intérpretes. Uma equipe responsável pelo trabalho de campo

visita cada um dos pontos selecionados e averigua se de fato a decisão do

intérprete sobre a natureza do polígono interpretado foi correta. Os resultados são

organizados de tal forma a permitir o cálculo de um valor percentual que expressa

a confiabilidade dos mapas gerados. Por exemplo: se encontramos um valor de

Exatidão de Mapeamento de 80%, isso significa que temos 80% de chance de

que um polígono identificado como Remanescente Florestal no mapa, seja

realmente esse tema em campo. Essa iniciativa foi muito bem recebida pela

comunidade científica que anteriormente a ela, não dispunha de qualquer

informação sobre a qualidade dos mapas gerados. Essa atualização consumiu

também aproximadamente 2 anos para ser concluída.

Page 198: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-26

No início do ano 2000, a Fundação SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram a

atualização desse segundo atlas, agora para o período 95-2000. Nesse

mapeamento foram verificados vários aprimoramentos metodológicos que

incluíram o georreferenciamento prévio das imagens que então foram

disponibilizadas em formato digital. Esse georreferenciamento possibilitou a

eliminação de uma das etapas mais demoradas que era a digitalização dos

“overlays”, os quais foram então eliminados do processo. A interpretação visual

das imagens passou a ser feita diretamente em tela de computador, com a

imagem já georreferenciada, o que possibilitou ainda a ampliação da escala de

mapeamento para 1:50.000 e conseqüentemente a redução da área mínima de

mapeamento para 10 ha. Mais uma vez foi adotada a composição de uma equipe

de 3 a 4 intérpretes, liderados por outro de maior experiência, seguindo todas as

etapas de verificação e auditoria por parte de consultores identificados em cada

Estado.

Esse aprimoramento implicou na impossibilidade de comparar diretamente os

dados gerados no mapeamento anterior (na escala 1:250.000 e sobre imagens

analógicas) com aqueles gerados na escala 1:50.000. Assim, todo o mapeamento

do período 90-95 foi refeito, agora na escala 1:50.000, segundo a nova

metodologia estabelecida de forma a permitir a quantificação de possíveis

alterações verificadas no polígonos mapeados. A atualização desse “novo” atlas

está em andamento e em aproximadamente 1 ano, já foi possível concluir a

análise dos dados do Rio de Janeiro (divulgado em 03.04.01), Paraná (divulgado

em 27.04.01), Rio Grande do Sul, Santa Catarina e São Paulo (com divulgações

agendadas para os próximos meses).

Além desse aprimoramento, os dados passaram a ser disponibilizados por

município e para algumas unidades de conservação, de forma a permitir a cada

cidadão o conhecimento da situação da cobertura vegetal do seu município de

interesse. O acesso a esses dados e de todos os relatórios gerados, os quais

contém uma descrição detalhada das metodologias empregadas nesses

mapeamentos, está sendo viabilizado através da Internet no endereço

http://www.sosmatatlantica.org.br/.

Page 199: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE F.J.Ponzoni 8-27

A participação do INPE nesse ambicioso projeto de diagnóstico periódico da Mata

Atlântica e de seus ecossistemas associados caracterizou-se pela busca de

soluções técnico-científicas que garantissem confiabilidade aos dados gerados. A

idéia para ao mapeamentos futuros é dar um passo ainda maior que transcende o

aprimoramento restrito às metodologias de mapeamento e de manipulação dos

dados, como também valorizar a banco de dados já disponível sobre a Mata

Atlântica visando o Zoneamento Econômico Ecológico em nível municipal. Para

tanto, vários especialistas do INPE e de diferentes universidades, estarão se

mobilizando para avaliar os critérios que nortearão tal zoneamento. Trata-se de

mais um desafio a ser vencido por todos os envolvidos, entendendo que não

basta somente diagnosticar o efeito nocivo do homem, mas as informações até o

momento adquiridas devem contribuir efetivamente para a conservação daquilo

que restou desse importante bioma.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Gates, D.M.; Keegan, H.J.; Schleter, J.C.; Weidner, V.R. Spectral properties of

plants. Applied Optics, 4(1): 11-20, 1965.

Novo, E.M. de M. Sensoriamento remoto: principios e aplicações. São Paulo.

Edgard Blucher. 1989. 308p.

Willstatter, R.; Stooll, A. Untersuchungen uber die assimilation der kohlensaure.

Springer, Berlin, 1918.

Page 200: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -1

C A P Í T U L O 10

E N S I N A N D O C A R T O G R A F I A

P a u l o C é s a r G u r g e l d e A l b u q u e r q u e1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE

1 E-mail: [email protected]

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DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -2

Page 202: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -3

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................ 10-4

2. ATRIBUTOS DA CARTOGRAFIA .......................................................... 10-4

3. DOCUMENTOS CARTOGRÁFICOS ...................................................... 10-5

4. TIPOS DE MAPAS .................................................................................. 10-5

5. ESCALA .................................................................................................. 10-6

6. PROJEÇÃO .............................................................................................10-6

7. ENSINANDO CARTOGRAFIA NO ENSINO FUNDAMENTAL E MÉDIO .................................................................................................... 10-8

8. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES ................................................. 10-14

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DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -4

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DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -5

1. INTRODUÇÃO

A cartografia como atividade já aparece nas descobertas Pré-Históricas, antes

mesmo da invenção da escrita. Como vocábulo, Cartografia foi criado pelo

historiador português Visconde de Santarém em carta de 8 de dezembro de

1839, escrita em Paris e dirigida ao historiador brasileiro Adolfo de Varnhagem.

Antes da consagração deste termo o vocábulo usado era cosmografia.

As informações cartográficas constituem as bases sobre as quais se tomam

decisões e encontram soluções para os problemas sócio-econômicos e

técnicos existentes.

A Cartografia foi a principal ferramenta usada pela humanidade para ampliar os

espaços territoriais e organizar sua ocupação. Hoje ela está presente no

cotidiano da sociedade, levando soluções para problemas urbanos, de

segurança, saúde pública, turismo e auxiliando as navegações.

Conceitualmente pode-se dizer que a Cartografia é uma atividade meio. Seu

uso é abrangente, servindo de suporte à diversas ciências e tecnologias, a

cartografia constrói seu produto conforme as necessidades apresentadas e o

entrega na forma de mapas, único instrumento capaz de representar em

escala, com o grau de exatidão requerido, informações quantitativas e

temáticas necessárias ao planejamento.

O produto cartográfico está associado a uma necessidade de apresentação e

expressão de resultados. Este produto, elaborado com o objetivo de expressar

um conjunto de informações, deve ser ajustado às necessidades de

apresentação impostas por essas informações, por meio de procedimentos e

normas técnicas capazes de assegurar que o mapa elaborado satisfaça as

exigência de um projeto.

Page 205: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -6

2. ATRIBUTOS DA CARTOGRAFIA

A Cartografia deve assegurar que o mapa responda às seguintes questões:

Espaciais:

- Onde ocorre o fato

- Qual a forma

- Quais são as dimensões

Temporal:

- Quando ele ocorre

Temático:

- Qual o tipo de ocorrência

3. DOCUMENTOS CARTOGRÁFICOS

O produto cartográfico atende a uma necessidade quando o documento

cartográfico elaborado garantir características que vão ao encontro da

necessidade que o originou.

Escala Público alvo

Projeção Custo

Exatidão Tempo

Representação

Tipo de produto

Apresentação do produto (mídia)

Para que uma região possa ser mapeada questões devem ser respondidas. É

importante indagar sobre os objetivos do mapa, os modelos de projeção que

podem ser utilizados, processos e meios que a Cartografia utilizará para

produzir esses documentos. Para tal faz-se necessário que o interessado

conheça os elementos de um mapa e dos processos utilizados na elaboração

dos mapas de forma a poder encontrar a melhor solução para a necessidade

apresentada.

Page 206: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -7

4. TIPOS DE MAPAS

Os mapas, são divididos em 3 tipos de documentos: topográficos; temáticos e

especiais, como indicado a seguir:

Cartas Topográficas MR=Mapa Base ou mapa de referência.

Cartas ou mapas temáticos MT=MR+Tema

Cartas ou mapas especiais MT=MR+Tema

O mapa topográfico é considerado básico pois nele assentam-se informações

de temas específicos, tais como vegetação, geologia, sistemas ferroviários

etc....

5. ESCALA

Número adimensional utilizado para indicar de quanto está reduzida a

dimensão de uma região para que ela possa ser representada sobre uma folha

de papel.

Ex: 1/1000

Esta notação nos informa que o mapa apresenta uma região que teve

suas dimensões reduzidas 1000 vezes. Assim, podemos dizer que 1mm no

mapa corresponde a 1000 mm no terreno, que 1cm, 1000cm no terreno etc...

As escalas podem ser representadas numericamente, por exemplo

1:25.000, ou graficamente. Neste caso, a relação que indica a escala é

transformada em uma régua onde as distâncias são lidas diretamente, como

mostrado a seguir:

1000 750 500 250 0 m 1000 2000 3000

Representação gráfica de uma escala

Page 207: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -8

6. PROJEÇÃO

Refere-se a modelos geométricos ou analíticos adotados para representar em

um plano horizontal, a superfície, total ou parcial da Terra. As projeções

cartográficas possuem características que garantem a elaboração de mapas

para todos os tipos de uso e aplicação.

Quanto ao modelo de desenvolvimento, podem ser:

Cilíndricas

Normais

Transversas

Oblíquas

Cônicas e ou Policônicas

Normais

Transversas

Planas

Polares

Equatoriais

Oblíquas

Quanto aos atributos:

Eqüidistantes

distância sobre um meridiano medido no mapa = distância medida no terreno

distância sobre um paralelo medido no mapa = distância medido no terreno

Equivalentes

área no mapa=área do terreno

Conformes

forma no mapa = forma do terreno

Azimutais

direção azimutal no mapa = direção azimutal no terreno

Page 208: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -9

A escolha do modelo de desenvolvimento e dos atributos de uma projeção é

função, do uso que será dado ao mapa, da dimensão, da forma e posição

geográfica da área e do alvo a ser mapeado.

A projeção, face à forma da Terra, é também responsável pelas deformações

em escala que os mapas apresentam.

- Forma da Terra

Quando pretende-se representar um objeto segundo uma determinada

projeção, é importante que se conheça a forma e as dimensões do objeto. Na

cartografia a forma da Terra é um fator importante que deve ser considerado,

uma vez que os modelos de projeção a serem adotados deverão se ajustar

perfeitamente a essa superfície.

A Terra em uma primeira aproximação pode ser considerada uma esfera de

raio R, entretanto quando se deseja representá-la com mais detalhe e exatidão

faz-se necessário conhecer sua forma e dimensões, assunto que é estudado

pela Geodésia. A forma real da Terra, conhecida como geóide, é irregular. As

operações cartográficas exigem uma superfície regular, definida como

elipsóide. Este modelo é definido segundo o sistema geodésico de cada país.

No Brasil o sistema geodésico adotado está assim especificado:

Origem:

Datum horizontal SAD69 Datum vertical

Elipsóide de referência Imbituba, SC

Elipsóide de Referência

Internacional 1967

Semi-eixo maior: 6.378.160,00m

Achatamento: 1/298.25

Page 209: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -10

7. ENSINANDO CARTOGRAFIA NO ENSINO FUNDAMENTAL E

MÉDIO

Atualmente observa-se que muitos profissionais voltados ao ensino da

Cartografia, estão desenvolvendo modelos para que alunos do ensino

fundamental aprendam o que é uma escala, como é feita a representação do

relevo, o que é uma projeção cartográfica etc. Entretanto, sem se preocupar

com o exercício da própria cartografia no cotidiano da escola, quando do

ensino de outras disciplinas como geografia, história, sociologia, dentre outras

que podem utilizar essa ferramenta e seus produtos no seu aprendizado.

Então como ensinar Cartografia? Inicialmente o que deve ser feito é despertar

o interesse do aluno para as aplicações cartográficas, conduzindo-o a exercitá-

la sem que isto configure um tópico de uma disciplina ou ela própria. Afinal por

que aprender cartografia?

Este despertar para a cartografia pode se iniciar com o aluno ainda na pré

infância, através de informações elaboradas pela própria escola na forma de

mapas, a respeito de sua vizinhança, acesso, meios transporte, segurança

pública, etc...pelos pais e depois o próprio aluno passará a elaborar seus

“mapas”, independentemente de saber o que é escala, projeção ou qualquer

técnica cartográfica.

Trata-se do exercício natural dessa ferramenta, que ocorre com o crescimento

do conhecimento adquirido nas diversas disciplinas, das necessidades e do

interesse do próprio aluno.

Outras perguntas podem ser formuladas, por exemplo: Por que o interesse de

ensinar cartografia nas escolas? A partir da resposta dada, outras questões

podem ser também levantadas, cabe então ao educador, procurar a resposta

que vá ao encontro da formação do cidadão e não de outros interesses.

Entende-se que essas respostas devem convergir para o seguintes objetivos:

- auxiliar no aprendizado da geografia, história e de outras disciplinas;

- apoiar as atividades cotidianas do aluno e a formação de sua cidadania;

Page 210: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -11

Respostas que contemplem outras tendências, tais como:

- disseminação das aplicações cartográficas e de seus produtos no país;

- utilização de novas tecnologias etc.;

Ensinar Cartografia, segundo proposto, está associado a 5 fases de trabalho

que, respeitadas as suas prioridades definem o conjunto de ações que devem

ser desenvolvidas pelo professor e aluno no âmbito da escola, bairro e

residência do educando. As fases são as seguintes:

-Fase-1: Expressar todas as informações pertinentes à localização da escola,

acessos, sítios de interesse tais como: papelarias; farmácias; pontos de ônibus;

etc...por meio de mapas ou croquís.

-Fase-2: Treinamento de professores em Cartografia.

-Fase-3: Utilização e aplicação freqüente de mapas nas aulas e na elaboração

dos exercícios propostos aos alunos pelo professor.

-Fase-4: Treinamento específico em Cartografia para os alunos do ensino

fundamental, a partir da 6a série. Este treinamento deverá sempre estar

associado às disciplinas que estão sendo ministradas nesse período.

Fase-5: Curso profissionalizante para formação de técnicos de nível médio em

cartografia.

Observa-se que não é exigido professores com conhecimentos especializados

em Cartografia até a fase-4. Os professores das disciplinas de geografia,

matemática, ciências e artes plásticas, treinados para conhecer as bases na

qual se assenta a Cartografia serão os orientadores e disseminadores do uso e

aplicação da cartografia para este momento.

A fase-5, dedicada à formação de profissionais para a Cartografia, será

trabalhada por especialistas conforme os curricula aprovados.

Page 211: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -12

Processo inicial Processo instalada Indicadores Duração

e fases 1 ano ---- Anual

01 Aplicar em toda a escola

Familiarização com

mapas

02 Professores

selecionados pela

escola dando

preferência àqueles

que lecionam em

todas as séries

Manutenção

Entendimento do que

são mapas, leitura e

uso desses

documentos em

diversas escalas

03

Aplicar em todas as séries

Compreensão dos

problemas sóciais,

econômicos e

ambientais

apresentados na

história, geografia....

04

----- Para alunos a partir da 6a

série

Compreensão dos

problemas

geométricos que

existem nos mapas

05 Só para formação profissional Profissionais

formados

Devido ao desconhecimento dos objetivos da Cartografia e a falta de cultura na

utilização de seus produtos pela sociedade, o trabalho que está sendo

apresentado visa despertar e incentivar o uso sistemático da Cartografia, junto

com outras disciplinas, como ferramenta para compreensão dos problemas

físicos, humanos e culturais e ao cotidiano do educando.

-Requisitos

A consecução dos objetivos desta proposta para o ensino da cartografia, pauta-

se nos recursos humanos e materiais básicos existentes na escola, destacados

a seguir.

Recursos básicos

Page 212: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -13

1-Humanos Características

Diretores

Coordenadores pedagógicos

Interesse

Comprometimento

Professores de geografia, história,

matemática, ciências, artes plásticas ....

Interesse

Comprometimento

Conhecimento básico sobre leitura e

manuseio de mapas (documentos

cartográficos)

Alunos Motivação com a escola

2-Materiais

2.1-Documentos Cartográficos

Especificações

Mapas Mundi

Mapas das Americas

Geral, Físico e Político

Mapas do Brasil

Mapa da Região

Mapa do Estado

Geral, Físico, Político, Populacional,

Ecológico,

Mapa do Município Geral, Físico Urbano

Cartas-imagens Conforme disponibilidade

Atlas Escolar

2.2-Equipamentos e consumo

Régua, esquadro, compasso e

transferidor

Lápis preto e branco e coloridos

Borrachas

Globo

Bússola

Observa-se que esses materiais integram o acervo de qualquer escola e dos

materiais que os alunos costumam trazer para as aulas.

Os materiais suplementares, indicados a seguir, são utilizados para auxiliar

neste trabalho e enriquecer o aprendizado do aluno. Entretanto, é importante

que os professores dominem esse conjunto de facilidades e possam

disponibilizá-los para todos os alunos.

Page 213: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -14

Recursos suplementares

Computador

Plotter ou impressora

Scanner

Aplicativos para cartografia e

sensoriamento remoto

CoreoDRAW,

GPS De mão para operações estáticas

Cartas imagens ou imagens

Fotografias aéreas

Colorida, abrangendo o município e a

cidade, escala maior ou igual a

1/50.000.

Cópia papel

Cópia digital

Materiais disponíveis no mercado Cartas-imagens, jogos, quebra cabeças,

livros didáticos.

Outra característica desta proposta é permitir que o professor continue criando

atividades em sala de aula e no campo com seus alunos, valendo-se do acervo

básico e de sua própria imaginação. Visando auxiliar os professores que

poderão se envolver com este trabalho, apresentamos a seguir uma relação de

atividades que podem ajudar na compreensão e conhecimento dos objetivos e

técnicas cartográficas.

a-Passeio em trilhas

b-Caça ao tesouro;

c-Conhecer o bairro onde mora, para identificação dos locais mais poluídos,

sujos, perigosos etc.

d-Corridas de orientação;

e-Enduro ambiental;

f-Desenhar no mapa as trajetórias das naus de Cabral e Colombo;

g-Identificar no mapa do Brasil o local onde foram torpedeados os navios

brasileiros durante a 2a guerra mundial, etc...

Page 214: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 10 - P.C.G.Albuquerque -15

8. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES

A concepção desta proposta foi desenvolvida a partir dos princípios básicos

que norteiam as técnicas de ensino, de observações, reflexões, e de

experiências vividas anteriormente junto as escolas do ensino fundamental.

O ensino da Cartografia deve-se iniciar da mesma maneira que os mapas

apareceram, “partindo de necessidades,” independente do conhecimento

matemático do que seja escala, projeção etc...

Nas séries mais avançadas professores e alunos poderão lançar mão de

bibliografias específicas a respeito do tema, iniciando assim junto às disciplinas

de desenho e matemática conceitos de escala, projeção forma da Terra, etc...

Finalmente recomenda-se que a cartografia não seja nem disciplina nem tópico

de disciplina mas uma nova forma de linguagem para abordar e apresentar

temas ambientais, sociais, históricos e biológicos que são contemplados nas

disciplinas curriculares do ensino fundamental e médio.

Page 215: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

C A P Í T U L O 11

Geoprocessamento

J o s é C a r l o s M o r e i r a 1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE

1 [email protected]

Page 216: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-2 J.C.Moreira

Page 217: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-3 J.C.Moreira

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO AO SPRING ............................................................................ 11-5

2. QUAIS PLATAFORMAS E PERIFÉRICOS SÃO SUPORTADOS? ........... 11-7

3. QUAIS OS MÓDULOS DISPONÍVEIS? ...................................................... 11-8

4. FUNÇÕES DO SPRING................................................................................... 11-9

Page 218: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-4 J.C.Moreira

Page 219: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-5 J.C.Moreira

1. Introdução ao SPRING

O que é SPRING?

• Banco de dados geográfico de 2º geração, para ambientes UNIX e

Windows. Os sistemas desta geração são concebidos para uso em conjunto

com ambientes cliente-servidor, geralmente acoplados a gerenciadores de

bancos de dados relacionais, operando como um banco de dados

geográfico.

O que é Banco de Dados Geográfico?

• Banco de dados não-convencional onde cada dado tratado possui atributos

descritivos e uma representação geométrica no espaço geográfico. Os

dados disponíveis no banco podem ser manipulados por métodos de

processamento de imagens e de análise geográfica.

Quais são as características principais?

• Opera como um banco de dados geográfico sem fronteiras e suporta

grande volume de dados sem limitações de escala, projeção e fuso,

mantendo a identidade dos objetos geográficos ao longo de todo banco.

• Administra tanto dados vetoriais como dados matriciais ("raster") e realiza a

integração de dados de Sensoriamento Remoto num Sistema de

Informações Geográficas. Aprimora a integração de dados geográficos,

com a introdução explícita do conceito de objetos geográficos (entidades

individuais), de mapas cadastrais, mapas de redes e campos.

• Provê um ambiente de trabalho amigável e poderoso, através da

combinação de menus e janelas com uma linguagem espacial facilmente

programável pelo usuário (LEGAL - Linguagem Espaço-Geográfica

baseada em Álgebra), fornecendo ao usuário um ambiente interativo para

visualizar, manipular e editar imagens e dados geográficos.

Page 220: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-6 J.C.Moreira

• Consegue escalonabilidade completa, isto é, é capaz de operar com toda

sua funcionalidade em ambientes variando de microcomputadores a

estações de trabalho RISC de alto desempenho.

• Sistema inovador, projetado inicialmente para redes de estações de

trabalho baseadas na arquitetura RISC e ambiente operacional UNIX.

Desenvolvido usando técnicas avançadas de programação, utilizando

modelo de dados orientado-a-objetos, que melhor reflete a metodologia de

trabalho de estudos ambientais e cadastrais. A interface interativa utiliza o

"X Window System" e padrão de apresentação OSF/MOTIF em ambientes

UNIX e "Windows" em ambientes PC-Windows.

• Adaptado a complexidade dos problemas ambientais, que requerem uma

forte capacidade de integração de dados entre imagens de satélite, mapas

temáticos e cadastrais e modelos numéricos de terreno. Adicionalmente,

muitos dos sistemas disponíveis no mercado apresentam alta complexidade

de uso e demandam tempo de aprendizado muito longo, ao contrário do

SPRING.

• Preserva o investimento dos usuários dos sistemas SITIM e SGI, uma vez

que todos os dados gerados nestes sistemas podem ser totalmente

aproveitados (inclusive com topologia) no novo ambiente.

Quais são as vantagens do SPRING?

• Contém algoritmos inovadores, como os utilizados para indexação espacial,

segmentação de imagens, classificação por regiões e geração de grades

triangulares com restrições, garantem o desempenho adequado para as

mais variadas aplicações, complementando os métodos tradicionais de

processamento de imagens e análise geográfica.

• Base de dados é única, isto é, a estrutura de dados é a mesma quando o

usuário trabalha em um microcomputador na versão Windows e em uma

máquina RISC (Estações de Trabalho UNIX), não havendo necessidade de

Page 221: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-7 J.C.Moreira

conversão de dados. O mesmo ocorre com a interface, que é exatamente a

mesma, de maneira que não existe diferença no modo de operar o

SPRING.

2. Quais plataformas e periféricos são suportados?

• Plataforma PC

o Software:

Microsoft Windows-95 ou Windows-NT versão 3.51, ou

Solaris-X86 versão 2.4 ou posterior, ou

Linux versão 1.2.13.

o Plataforma mínima de hardware:

Processador 486 DX2 100 Mhz,

Memória RAM de 16 Mbytes,

Disco rígido de 1 Gbytes,

Monitor de vídeo colorido SVGA, 14" NI, dp 0.28 mm,

Drive de 31/2", 1.44 Mbytes e

Unidade de CD-ROM (caso desejar trabalhar com imagens de

satélite fornecidas pelo INPE).

• Estações RISC-UNIX

o Estações SUN de arquitetura SPARC utilizando sistema operacional

Solaris 2.4 ou posterior, ou

o Estações IBM RISC/6000, com sistema operacional AIX 3.2.5, ou

o Estações Silicon Graphics, series IRIS 4D, com sistema IRIX 4.0, ou

o Estações Hewlett-Packard, series HP-700, com sistema HP-UX 9.0.

• Hardware mínimo para estações RISC-UNIX

o 32 Mbytes de memória principal.

o 50 Mbytes de espaço em disco para instalação mínima do SPRING.

o 100 Mbytes de espaço em disco para os bancos de dados a serem

criados pelo usuário.

Page 222: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-8 J.C.Moreira

• O SPRING 2.0 conta com um programa automático para instalação do

sistema. Este programa carrega seletivamente os arquivos da fita para o

disco, em função de parâmetros fornecidos pelo usuário.

• Periféricos como mesa digitalizadora, traçadores gráficos compatível com

HPGL e impressoras coloridas compatível com PostScript também são

suportados e podem ser integrados no sistema.

3. Quais os módulos disponíveis?

• 3 módulos, IMPIMA, SPRING e SCARTA, com o objetivo de facilitar seu

uso, compartimentando as funções de manipulação de dados

geocodificados.

• IMPIMA

o Executa leitura de imagens digitais de satélite, gravadas pelo INPE

(Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), através dos dispositivos

CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory ), CCT (Computer

Compatible Tapes), "streamer" (60 ou 150 megabytes) e DAT (Digital

Audio Tape - 4 ou 8mm) adquiridas a partir dos sensores

TM/LANDSAT-5, HRV/SPOT e AVHRR/NOAA. Converte as imagens

dos formatos BSQ, Fast Format, BIL e 1B para o formato GRIB

(Gridded Binary).

• SPRING

o É o módulo principal de entrada, manipulação e transformação de

dados geográficos, executando as funções relacionadas à criação,

manipulação de consulta ao banco de dados, funções de entrada de

dados, processamento digital de imagens, modelagem numérica de

terreno e análise geográfica de dados.

o As funções da janela principal, na barra de menus, estão divididas

em: Arquivo, Editar, Exibir, Imagem, Temático, Numérico Cadastral,

Page 223: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-9 J.C.Moreira

Rede, Objetos e Utilitários. Para cada opção há um menu (janela de

diálogo) associado com as operações específicas.

• SCARTA

o Edita uma carta e gera arquivo para impressão a partir de resultados

gerados no módulo principal SPRING, permitindo a apresentação na

forma de um documento cartográfico.

o Permite editar textos, símbolos, legendas, linhas, quadros e grades

em coordenadas planas ou geográficas. Permite exibir mapas em

várias escalas, no formato varredura ou vector, através do recurso

"O que você vê é o que você tem" (What You See Is What You Get,

Wysiwyg).

4. Funções do SPRING

O SPRING apresenta um conjunto de novos algoritmos e procedimentos

inovadores, resultantes dos projetos de pesquisa do INPE e seus parceiros.

As funções indicadas em "negrito" passam a fazer parte do release 3.6.

Interface com o Usuário

o Ambiente unificado para os diferentes tipos de

dados geográficos e suas representações;

o Menus sensíveis ao contexto;

o Linguagem de Álgebra de Mapas LEGAL;

o Disponível nos seguintes idiomas: Português,

Inglês e Espanhol.

Processamento de Imagens

o Leitura de Imagens LANDSAT, SPOT, ERS-1 e

NOAA/AVHRR;

o Registro e Correção Geométrica;

o Mosaico de Imagens com equalização dos níveis

de cinza;

Page 224: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-10 J.C.Moreira

o Realce por manipulação de histograma;

o Filtragem espacial;

o Transformações IHS e componentes principais;

o Operações aritméticas;

o Leitura de valores de pixel;

o Classificadores estatísticos pixel-a-pixel;

o Segmentação de Imagens e Classificadores por

Regiões (supervisionado e não-supervisionado);

o Restauração de imagens LANDSAT e SPOT;

o Filtros morfológicos para imagens;

o Modelos de Mistura;

o Técnicas markovianas para pós-classificação de

imagens;

o Processamento de Imagens de Radar;

Análise Geográfica

o Digitalização, edição e geração de topologia;

o Conversão matriz de/para vetor de mapas

temáticos;

o Mosaico;

o Mapas de distância;

o Tabulação cruzada;

o Linguagem de Análise Geográfica LEGAL:

Reclassificação, Ponderação, Fatiamento,

Operações Boolaenas, Classificação Contínua e

Operadores Zonais;

o Estatística espacial com análise univariada de

pontos;

o Estimador de Densidade por Kernel;

o Critério de Decisão AHP;

o Geoestatísica - Krigeagem;

Page 225: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-11 J.C.Moreira

o Análise de Localização pelo método da p-mediana.

o Cruzamento Vetorial de PI's.

Modelagem Digital de Terreno

o Digitalização de amostras e isolinhas;

o Geração de grades regulares;

o Geração de grades triangulares (TIN), com a

inclusão de restrições.;

o Plotagem de contornos;

o Cálculo de mapas de declividade e exposição de

vertentes;

o Geração de mapas hipsométricos;

o Produção de imagens sintéticas;

o Cálculos de volume e perfis;

o Visualização 3D;

o Linguagem de Análise Geográfica LEGAL:

Operações Matemáticas;

o Suavização de Linhas; o Extração de Topos de Morros; o Modelos Hidrológicos;

Geração de Grades; Rede de Drenagem; Mancha de Inundação

- Com colaboração da CH2MHILL do Brasil.

Modelagem de REDES

o Digitalização de linhas e nós de uma rede;

o Modelagem da rede - Associação com objetos e

definição de impedâncias e demandas;

o Cálculo do custo mínimo

o Alocação de Recursos;

o Análise de Localização - P-Mediana;

Page 226: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-12 J.C.Moreira

Com colaboração do Laboratório Associado de

Computação e Matemática Aplicada - LAC-INPE e

Universidade Estadual Paulista - UNESP/FEG -

Faculdade de Engenharia, Departamento de Matemática .

o Geocodificação de Endereços;

Consulta a Bancos de Dados

Relacionais (Mapas

Cadastrais)

Apresenta uma nova interface de consulta espacial,

semelhante aos sistemas de "desktop mapping",

que permite:

o Definição e apresentação do conteúdo de tabelas

de atributos dos geo-objetos em BD relacionais;

o Consulta por atributos espaciais e apresentação

dos resultados;

o Agrupamento de objetos geográficos por atributos;

o Geração de gráficos com distribuição de valores de

atributos;

o Apresentar o conteúdo de uma tabela relacional

com atributos dos geo-objetos;

o Relacionar o conteúdo da tabela com a localização

espacial dos objetos;

o Gerar gráficos com a distrubuição relativa de dois

atributos;

o Suporte aos padrões xBASE, ACCESS e ORACLE

nativos;

Geração de Cartas

o Ambiente interativo (WYSIWYG) com controle do

posicionamento dos mapas, símbolos, legenda e

texto;

o Biblioteca de Símbolos em formato DXF-R12 ou

BMP;

Page 227: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE 11-13 J.C.Moreira

o Configuração de folhas A0, A1, A2, A3 e A4;

o Suporte para dispositivos HPGL/2 e Postscript;

Intercâmbio de Dados

o Importadores

Vetores : ARC/INFO (ungenerate), ASCII-

SPRING, DXF-R12, ShapeFile

Grades Numéricas : ARC/INFO (ungenerate) e

ASCII-SPRING

Matriz Temática : ARC/INFO (ungenerate) e

ASCII-SPRING

Imagens : RAW, TIFF, SITIM, JPEG e GeoTIFF Tabelas : ASCII-SPRING e DBF

o Conversores para ASCII-SPRING

MID/MIF (Mapinfo), ShapFile (ArcView) e E00 (ArcInfo)

o Exportadores

Vetores : ARC/INFO (ungenerate), ASCII-

SPRING, DXF-R12, ShapeFile e E00

Grades Numéricas : ARC/INFO (ungenerate) e

ASCII-SPRING

Matriz Temática : ARC/INFO (ungenerate) e

ASCII-SPRING

Imagens : RAW, TIFF, JPEG e GeoTIFF

Tabelas : SPACESTAT e ASCII-SPRING

Gerenciamento de Mapas

o Suporte para 14 Projeções Cartográficas;

o Mosaico de Dados Vetoriais e Imagens;

o Conversão de Dados entre Projeções;

o Edição de toponímia (textos) em todos modelos de

dados;

o Registro vetorial.

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DSR/INPE 11-14 J.C.Moreira

o Limpar Vetores - elimina linhas duplicadas,

polígonos e elementos menores que uma dimensão

fornecida pelo usuário, e quebra automática de

interseção de linhas;

o Geração de Pontos - conversão de mapas

temáticos (pontos e polígonos) ou cadastrais

(pontos e polígonos com atributos) para mapas de

pontos temáticos (pontos 2D) ou numéricos

(amostras 3D).

Ajuda On-line

o Ajuda em formato HTML - necessário o navegador

Internet Explorer;

o Roteiro de "Como Iniciar ?" para iniciantes;

o Roteiro em 10 aulas para utilização das principais

funções;

Page 229: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-1

C A P Í T U L O 12

U S O E S C O L A R D O S E N S O R I A M E N T O R E M O T O C O M O R E C U R S O D I D Á T I C O P E D A G Ó G I C O N O E S T U D O D O M E I O A M B I E N T E

V â n i a M a r i a N u n e s d o s S a n t o s1 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE

Divisão de Sensoriamento Remoto

1 e-mail: [email protected]

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DSR/INPE V.M.N.Santos 12-2

Page 231: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-3

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 12-5

2. O SENSORIAMENTO REMOTO E SUAS POSSIBILIDADES NO ESTUDO DAS DISCIPLINAS ESCOLARES ........................................ 12-6

3. O SENSORIAMENTO REMOTO E O ESTUDO DO MEIO AMBIENTE NA ESCOLA ........................................................................................... 12-8

4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO ESCOLAR DO SENSORIAMENTO REMOTO .............................................................................................. 12-11

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 12-14

Page 232: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-4

Page 233: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-5

1. INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento das modernas tecnologias espaciais, dentre as quais

se incluem os satélites artificiais, tornou-se possível “(re)conhecer” a Terra,

através da coleta de diferentes dados e da aquisição de imagens da sua

superfície, por meio de sensores remotos.

Os dados gerados pelos diversos sensores remotos, sobretudo os orbitais (a

bordo de satélites), tem servido como base para o desenvolvimento e

realização de projetos associados às atividades humanas, no mundo inteiro e

em diversas escalas, bem como auxiliado no diagnóstico sobre as implicações

ambientais, econômicas, sociais, políticas e culturais desses projetos com

relação a ocupação dos espaços geográficos, favorecendo na realização do

planejamento sócio econômico ambiental sustentável.

Dada a sua importância para o mundo moderno, entendemos que o

conhecimento produzido e acumulado sobre o potencial de utilização das

tecnologias espaciais, sobretudo do sensoriamento remoto, movido pela crença

de “ir ao espaço buscar soluções para os problemas da Terra”, deve ser

conhecido por toda nossa sociedade, pela qualificação que pode promover no

desempenho dos agentes sociais, para a melhoria das condições de vida, o

que justifica o compromisso de divulgar ciência.

A escola, concebida como agência de comunicação social que tem no saber

sua matéria prima, é o espaço privilegiado capaz de receber e processar tais

informações transformando-as em conhecimento, e por meio desse processo,

desenvolver a função social de formar cidadãos preparados para participações

sociais consistentes e construtivas.

Com o processo de mudanças desencadeado a partir da nova Lei de Diretrizes

e Bases da Educação (9394/96), resultante em parte da evolução e ampliação

do conhecimento sistematizado, vem sendo assinalada a necessidade da

educação escolar trabalhar com conteúdos e recursos que qualifiquem o

Page 234: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-6

cidadão para a vida na sociedade moderna tecnológica. Em consonância com

a Lei, os Parâmetros Curriculares Nacionais e as Diretrizes para o Ensino

Médio, destacam a importância do trabalho com o conhecimento científico e

tecnológico no ensino fundamental e médio, respectivamente.

Este contexto favorece a introdução da tecnologia de sensoriamento remoto na

escola, enquanto conteúdo e recurso didático inovador no processo de ensino

e aprendizagem, frente as atuais exigências de reformulação da educação

escolar impostas pela conjuntura de nossa sociedade de final de milênio.

2. O SENSORIAMENTO REMOTO E SUAS POSSIBILIDADES NO ESTUDO DAS DISCIPLINAS ESCOLARES

O trabalho que temos realizado com sensoriamento remoto nas escolas, tem

se constituído numa oportunidade de aproveitar seu vasto potencial de uso e

aplicações para a compreensão da dinâmica do processo de

intervenção/repercussão das relações sociais no equilíbrio/desequilíbrio do

meio ambiente, permitindo ultrapassar uma perspectiva de abordagem restrita

às ciências da natureza, comum na abordagem desta questão, e avançar na

perspectiva das ciências sociais e da pedagogia da comunicação.

O uso escolar dos produtos e técnicas de sensoriamento remoto apresentam-

se como recurso para o processo de discussão/construção de conceitos pelos

alunos, e como conteúdo em si mesmas.

Podemos verificar suas possibilidades de uso em diferentes disciplinas tais

como: Geografia, História, Ciências, Matemática, Educação Artística, dentre

outras, principalmente em abordagens interdisciplinares, como por exemplo na

focalização do tema Meio Ambiente.

No ensino da Geografia, a utilização de imagens de satélite, por exemplo,

permite identificar e relacionar elementos naturais e sócio econômicos

presentes na paisagem tais como serras, planícies, rios, bacias hidrográficas,

Page 235: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-7

matas, áreas agricultáveis, industriais, cidades.., bem como acompanhar

resultados da dinâmica do seu uso, servindo portanto como um importante

subsídio à compreensão das relações entre os homens e de suas

conseqüências no uso e ocupação dos espaços e nas implicações com a

natureza.

No ensino da História, com imagens de um mesmo local produzidas em

períodos/anos diferentes, é possível apreender a temporalidade dos fatos em

sua dinâmica e fazer a reconstituição do processo de uso, ocupação e

desenvolvimento de uma região, enquanto um movimento em suas

regularidades e alternâncias, permanências e mudanças, mostrando as

transformações no perfil econômico e as possibilidades de construção de

planos administrativos e condutas sociais participativas que se abrem a partir

desse conhecimento.

Como as imagens de satélite estão associadas aos fenômenos físicos de

absorção e reflexão da luz, estas podem ser analisadas e compreendidas por

intermédio do ensino de Ciências, de tal forma a se constituírem no próprio

conteúdo a ser compreendido, enquanto elemento cultural componente das

sociedades tecnológicas, ao mesmo tempo em que propiciam compreensão de

conceitos físicos a elas associados.

Outros estudos voltados ao ensino de Ciências ainda podem encontrar nas

imagens uma referência para a sua compreensão, tais como o processo

saúde/doença relacionado a vetores naturais como por exemplo a água e as

condições em que se apresenta no meio ambiente, evidenciadas pelo

sensoriamento remoto.

No ensino de Matemática, as imagens de satélite e fotografias aéreas podem

ser utilizadas como recurso para a compreensão de conceitos, como os de

área, proporção e formas geométricas, através da análise e compreensão entre

os elementos constitutivos de uma paisagem tais como plantações, estradas,

serras, rios e cidades. Os produtos de sensoriamento remoto podem ser

Page 236: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-8

utilizados como recurso à compreensão e resolução de problemas

reais/concretos, como por exemplo calcular a área desmatada de uma floresta

e a proporção deste impacto para a população local e circunvizinha, utilizando

diferentes escalas. Esses recursos podem auxiliar o aluno a perceber “o

tamanho real” do problema e consequentemente a importância de aprender a

manipular conceitos matemáticos para compreendê-los, construindo o próprio

conhecimento.

Em Educação Artística, é possível elaborar maquetes a partir de imagens de

satélite, fotografias aéreas e mapas (cartas topográficas), mostrando em

diferentes escalas serras, vales, rios, represas, estradas, ferrovias, cidades,

etc., “construindo” a região na sua tridimensionalidade, além de possibilitar a

elaboração de outros textos artísticos, literários e plásticos a partir das

percepções propiciadas pela leitura das imagens e pela experiência estética da

relação com elas. O contato, sobretudo com as cores e formas características

das imagens de satélite e sua decodificação, encaminha os alunos aos

desdobramentos de leituras objetivas e subjetivas do espaço geográfico,

propícias ao desenvolvimento de experimentos plásticos originais.

Esses são apenas alguns exemplos dos possíveis usos didáticos dos produtos

e técnicas de sensoriamento remoto no tratamento de conteúdos curriculares.

Embora estes exemplos apresentem possibilidades multidisciplinares de

utilização escolar do sensoriamento remoto, é possível também desenvolver

estudos interdisciplinares a partir da definição de um tema específico para

estudo, onde as contribuições disciplinares se tecem na sua análise, como por

exemplo o tema meio ambiente.

3. O SENSORIAMENTO REMOTO E O ESTUDO DO MEIO AMBIENTE NA ESCOLA

As características dos produtos do sensoriamento remoto, sobretudo das

imagens de satélite, tais como repetitividade de cobertura; justaposição de

Page 237: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-9

informações; abrangência espacial; cores e formas, apresentam importante

contribuição para os estudos ambientais na escola, revelando a dinâmica do

processo de construção do espaço geográfico.

A abrangência espacial e o caráter temporal das imagens de satélite, que

possibilitam uma visão de conjunto da paisagem em tempos diferentes,

seqüenciais e simultâneos, podem auxiliar nos estudos do meio ambiente,

mostrando, por exemplo, as relações entre o crescimento desordenado das

cidades e a presença de rios/córregos poluídos, favorecendo na localização de

possíveis fontes poluidoras, tais como indústrias ou loteamentos irregulares,

bem como subsidiar na análise dos processos de uso e ocupação dos espaços,

enriquecendo estudos históricos e geográficos.

A possibilidade de associarmos, ao uso escolar do sensoriamento remoto,

atividades de campo voltadas à verificação da verdade terrestre e a

contextualização das informações obtidas a partir das imagens de satélite e

fotografias aéreas, através do estudo do meio ambiente local, tem norteado o

desenvolvimento de projetos de educação ambiental em escolas, sob a

coordenação desta autora1.

Convém lembrar que entendemos a educação ambiental como um importante

instrumento para a compreensão e conscientização de questões/problemas da

realidade sócio ambiental, cujo desenvolvimento, sobretudo nas escolas, se

constitui em uma das mais sérias exigências educacionais contemporâneas

para o exercício/construção da cidadania, e conseqüente melhoria da

qualidade de vida.

1 O referido trabalho, voltado à capacitação de professores e alunos, com referência em questões sócio ambientais, foi desenvolvidos em escolas públicas e particulares do ensino fundamental e médio nos seguintes municípios: São José dos Campos, Jacareí, Lorena, Cachoeira Paulista, Monteiro Lobato e Santo André, com a participação das Prefeituras locais, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e da Petrobrás. Os resultados obtidos fundamentaram a dissertação de mestrado desta autora, intitulada: “Escola, Cidadania e Novas Tecnologias: experiências de ensino com o uso de sensoriamento remoto”, defendida na Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo, em 1999.

Page 238: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-10

Dessa forma, explorar com recursos de sensoriamento remoto, inicialmente,

regiões conhecidas do aluno favorece a descrição dos elementos presentes na

paisagem, familiarizando-o com esta forma de representação do espaço.

Deixar que o aluno observe uma imagem durante o tempo que for necessário

para localizar sozinho seus principais elementos, sobretudo os constitutivos da

sua cidade, permite que este “se encontre” nesta paisagem.

Contudo, convém lembrar que fotografias aéreas e imagens de satélites são

instrumentos, recursos que, ante ao estudo em questão ou a sua

complexidade, não dispensa, mas ao contrário, cria a necessidade de acesso a

outras fontes de informação, coleta de dados, etc., ou seja, exige o

desenvolvimento de atividades correlacionadas para o estudo do meio

ambiente.

A realização de um estudo sobre os problemas sócio ambientais de uma

cidade/região e suas implicações com a qualidade de vida da população,

constitui-se em exemplo interessante do que consideramos acima.

Se selecionarmos o recurso hídrico como vetor, a partir do qual iniciaremos o

estudo em questão, não podemos deixar de investigar o comprometimento de

um simples córrego urbano poluído, que deságua no rio principal de uma bacia

hidrográfica, com o meio ambiente regional, segundo uma visão local e

posteriormente por uma ótica integrada com toda região atingida direta ou

indiretamente por este manancial.

Quando se analisa o córrego poluído em questão utilizando apenas

levantamentos restritos, é possível que escape à vista as implicações

degradantes que o mesmo possa estar provocando em outros locais, à

quilômetros de distância da área estudada.

A utilização de recursos de sensoriamento remoto possibilita aos alunos uma

apreensão sistêmica da área de estudo, favorecendo à análise do meio

ambiente e ecossistemas associados, considerando não apenas um único

Page 239: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-11

aspecto/variável, mas sim a multiplicidade de aspectos/variáveis que possam

estar contribuindo para a degradação da qualidade das águas, estabelecendo

relações entre o impacto local e suas repercussões espaciais e revelando,

consequentemente, suas implicações para o declínio da qualidade de vida da

população atendida direta ou indiretamente por este manancial.

Nos projetos educacionais desenvolvidos, voltados ao uso escolar do

sensoriamento remoto no estudo do meio ambiente, com referência nos

recursos hídricos, professores de diferentes disciplinas orientaram seus alunos

na realização de atividades em sala de aula e trabalhos de campo, incluindo:

leitura e interpretação de imagens de satélite e fotografias aéreas; leitura de

mapas, em diferentes escalas; estudo do meio, com referência na coleta de

amostras d’água nos rios/córregos para posterior análise; realização de roteiros

ambientais; entrevistas na comunidade; elaboração de mapeamento sócio

ambiental do bairro/região de estudo, visando discussões sobre os problemas

sócio ambientais locais (bairro/município), e suas repercussões

regionais/globais, bem como suas implicações sociais, econômicas, políticas e

culturais no cotidiano da sociedade.

A utilização dos recursos de sensoriamento remoto, associados ao

desenvolvimento de diferentes atividades, como as citadas acima, tem

propiciado aos alunos condições de compreender o meio ambiente local e

regional; refletir sobre a realidade sócio ambiental em estudo; propor soluções

para os problemas identificados, bem como exercitarem a sua cidadania

através de ações/intervenções escolares voltadas para a melhoria da qualidade

de vida.

4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO ESCOLAR DO SENSORIAMENTO REMOTO

Nossa proposta de trabalho com os recursos de sensoriamento remoto na

escola não se limita a uma mera transferência mecânica de informações. Não

Page 240: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-12

se trata de proceder apenas à divulgação de suas características e

potencialidades, mas sobretudo de refletir sobre elas e trabalhar suas relações

com a prática pedagógica e com o tratamento dos conteúdos curriculares em

suas relações com a vida, visando a construção do conhecimento por

professores e alunos.

Como afirma o educador Gutierrez2 (1979), “o mero fato de interpretar ou

apropriar-se de um saber não é suficiente para que, com propriedade de

termos, possamos falar de aprendizagem ‘autêntica’.

Somente pode chamar-se autêntico o conhecimento que em si mesmo e por si

mesmo seja produtivo e transformador, o que requer do preceptor que ele o

transforme em conhecimento seu e reestruture à sua maneira tal informação”.

Tal restruturação requer um trabalho ativo-reflexivo com a informação, por

parte do aprendiz, orientado pelo docente, que o levará a utilizá-la enquanto

ferramenta de: decodificação, compreensão da realidade imediata em que está

inserido e de outras realidades semelhantes a esta; enquanto ferramenta para

o estabelecimento de relações com realidades distintas da sua, mas a ela

conectadas por diferentes relações, que é preciso aprender a captar e

estabelecer, já que não são evidentes por si mesmas, enquanto repercussões

à distância de fenômenos, e que facilmente passam por desapercebidas a

olhares menos desavisados.

O uso escolar do sensoriamento remoto recomenda o desenvolvimento da

Pedagogia da Comunicação no tratamento dos conteúdos curriculares,

considerando a análise da realidade concreta e as reflexões possíveis de

serem desenvolvidas sobre ela, propiciadoras do exercício de operações

mentais implementadoras do desenvolvimento do raciocínio crítico e da

produção do conhecimento.

2 Gutierrez, F. Linguagem total : uma pedagogia dos meios de comunicação. São Paulo : SUMMUS, 1979. p. 110

Page 241: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-13

Por em prática a Pedagogia da Comunicação significa por em prática iniciativas

pedagógicas transformadoras. Tais iniciativas implicam:

• Considerar a realidade social em que o educando existe e na qual a

tecnologia espacial, em especial o sensoriamento remoto, tem uma

presença relevante;

• Lidar com o meio ambiente do educando, sua realidade imediata,

circundante, e a compreensão que o aluno tem dela, como ponto de partida;

• Alcançar como ponto de chegada do processo de ensino a reelaboração da

compreensão inicial que o aluno tem do meio ambiente;

• Recorrer como caminho, como método, à utilização do sensoriamento

remoto; à observação da realidade focalizada; ao diálogo entre diferentes

tipos de saber, para a construção do conhecimento mais elaborado e mais

crítico do educando.

Isto pressupõe propiciar ao aluno condições de compreender a vida humana

numa dimensão de totalidade, pela apreensão das relações recíprocas entre o

seu meio imediato e o mais amplo; pela apreensão da ressonância das

atuações individuais e das organizadas de maneira coletiva e colaborativa, na

implementação de planos administrativos que visem a qualificação e

preservação do meio ambiente.

O uso escolar do sensoriamento remoto, como recurso didático pedagógico no

processo de ensino aprendizagem, permite desmistificar a idéia que uma

tecnologia de ponta é algo distante da escola, bem como esclarece que

professores podem promover ou proceder à socialização da ciência

requalificando a relação do ensino com o conhecimento e com a vida, quando o

seu uso está voltado para o estudo de questões importantes da atualidade e

significativa para os alunos.

Page 242: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-14

Elaborar projetos escolares com as pretensões didáticas aqui assumidas,

implica no desenvolvimento de ações capazes de propiciar: o questionamento

sobre o significado de meio ambiente; a investigação e reflexão sobre a

realidade sócio ambiental imediata, e com a sua representação em diferentes

escalas; a percepção de suas relações; a compreensão da contribuição da

tecnologia de sensoriamento remoto na apreensão de problemas ambientais e

na elaboração de sua superação; o estabelecimento da relação teórico/prática

capaz de promover o desenvolvimento de experiências escolares com o

sensoriamento remoto; o desenvolvimento do raciocínio crítico construtivo,

responsável por comportamentos organizados de intervenção social, voltados à

conscientização de problemas sócio ambientais vividos e às possíveis

atuações de superação, de responsabilidade individual e coletiva, civil e

administrativa.

Nesta perspectiva, entendemos que o uso escolar do sensoriamento remoto

pode contribuir para o desenvolvimento da função da escola na atualidade, de

formar cidadãos preparados para participações sociais consistentes e

construtivas através dos recursos da ciência presentes na sociedade,

oportunizando a escola, e a partir dela a comunidade, o acesso ao

conhecimento da função social desta tecnologia.

5. BIBLIOGRAFIA:

Santos, Vânia M. N. Escola, cidadania e novas tecnologias: investigação sobre experiências de ensino com o uso de sensoriamento remoto. São Paulo. 150p. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Educação da

Universidade de São Paulo, 1999.

Santos, Vânia M. N. O uso escolar das imagens de satélite: socialização da

ciência e tecnologia espacial. In: Penteado, Heloísa D. Pedagogia da comunicação. São Paulo: Cortez, 1998.

Page 243: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE V.M.N.Santos 12-15

Penteado, Heloísa D. Metodologia do ensino de geografia e história. São

Paulo, Cortez, 1991.

Penteado, Heloísa D. Meio Ambiente e formação de professores. São Paulo,

Cortez, 2000.

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-1

C A P Í T U L O 13

PROJETO EDUCA Educa SeReIII ELABORAÇÃO DE CARTA IMAGEM PARA O

ENSINO DE SENSORIAMENTO REMOTO Utilização de Cartas Imagens-CBERS como

recurso didático em sala de aula

T a n i a M a r i a S a u s e n1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE

1 [email protected]

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-2

Page 246: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-3

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 12-7 1.1 OS SATÉLITES DE SENSORIAMENTO ................................................................. 12-7

1.2 O INPE ....................................................................................................................... 12-8

1.3 OS PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS .............................................. 12-9

1.4 CARTA-IMAGEM ..................................................................................................... 12-10

2. O DOCUMENTO DE CAMBORIÚ ........................................................................... 12-10

3. O PROGRAMA EDUCA SERE ................................................................................ 12-12

4. PROJETO EDUCA SERE III-ELABORAÇÃO DE CARTA-IMAGEM PARA O

ENSINO DE SENSORIAMENTO REMOTO ......................................................... 12-13

SITES ÚTEIS .............................................................................................................. 12-19

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-4

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LISTA DE FIGURAS

1 - CARTA IMAGEM DE PORTO ALEGRE – RS .................................................... 13-19

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-7

PROJETO EDUCA Educa SeReIII ELABORAÇÃO DE CARTA IMAGEM

PARA O ENSINO DE SENSORIAMENTO REMOTO

Utilização de Cartas Imagens-CBERS como recurso didático em sala de aula

Tania Maria Sausen Ministério da Ciência e Tecnologia

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Atividades de treinamento e Difusão de Conhecimento em Ciência e Tecnologia Espacial

[email protected] http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep

1-Introdução:

1.1) Os satélites de sensoriamento:

Em junho de 1972 foi lançado pelos norte-americanos, o primeiro satélite de

sensoriamento remoto, o LANDSAT.Em junho de 1973 entrou em operação a antena de

rastreamento de satélites do Brasil, que está localizada em Cuiabá, centro geográfico da

América do Sul. Esta foi a terceira antena a entrar em operação no mundo.

Desde esta época já foram lançados vários satélites de sensoriamento remoto, tais como

o francês SPOT, o europeu ERS, o canadense RADARSAT, os norte-americanos

IKONOS, ORVIEW e o sino-brasileiro CBERS.

As imagens geradas pelos satélites de sensoriamento remoto são uma ferramenta

poderosa para serem utilizadas como recurso didático em sala de aula, por apresentarem

uma visão sinótica da área abrangida por cada uma delas, por permitirem a coleta de

dados temporais de uma mesma área e por coletarem informações sobre feições na

superfície terrestre em várias faixas do espectro eletromagnético. Estas características

proporcionam uma série de informações sobre os recursos naturais e ações antrópicas,

informações estas, importantes, no estudo do espaço geográfico e do meio-ambiente.

Paralelamente, estas imagens são pictoricamente agradáveis, o que chama atenção do

aluno, facilitando assim o ensino e a compreensão da geografia, da ciência e da história.

Page 251: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-8

O professor em sala de aula, seguramente terá um grande aliado, no uso das imagens de

sensoriamento remoto.

Nos últimos cinco anos, vários organismos internacionais, agências espaciais e

educadores, tem observado e comprovado que é necessário estender-se o processo de

disseminação da tecnologia de sensoriamento remoto para alunos dos ensinos

fundamental e médio, pois é desta comunidade de estudantes que surgirá o cidadão do

futuro, que deverá entender o relacionamento entre meio-ambiente e sociedade, para

proteger e preservar a terra. É nesta fase também que estes estudantes estão escolhendo

a sua futura profissão sendo, pois, o momento adequado para motivá-los a trabalhar com

sensoriamento remoto.

1.2) O INPE

Desde o lançamento do primeiro satélite de sensoriamento remoto, em 1972, o INPE,

através da Atividade de Treinamento e Difusão de Conhecimentos em Ciência e

Tecnologia Espaciais-ATDCCTE e da sua Divisão de Sensoriamento Remoto-DSR, tem

se preocupado com a disseminação e transferência desta tecnologia para usuários finais.

Apesar de todas as atividades desenvolvidas pelo Instituto, esta tecnologia ainda não é

amplamente utilizada pelo público em geral e poucos professores fazem uso das imagens

de satélite como recurso didático. É bem verdade que este panorama vem mudando nos

últimos anos, em consonância com uma tendência observada em todo o mundo e

incentivada pela Divisão de Espaço Exterior da ONU e pela UNESCO.

As imagens de satélites, quando são utilizadas em sala de aula, restringe-se a

professores universitários, quase sempre oriundos do programa de mestrado em

sensoriamento remoto do INPE.

Isto ocorre principalmente pela falta de capacitação de alguns professores, o alto custo

das imagens de satélite e a falta de material didático dedicado exclusivamente ao ensino

de sensoriamento remoto.

Page 252: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-9

1.3) Os Parâmetros Curriculares Nacionais

Os Parâmetros Curriculares Nacionais-PCN foram criados pelo Ministério da Educação do

Brasil, com base na Lei de Diretrizes e Bases da Educação. Estes Parâmetros atendem a

todas as áreas dos ensinos fundamental e médio e dão as linhas de ação de cada uma

das disciplinas, com relação ao programa a ser desenvolvido em sala de aula, em cada

uma das séries, ao longo do período letivo.

Eles servem de instrumento no apoio às discussões pedagógicas na escola, na

elaboração de projetos educativos, no planejamento das aulas, na reflexão sobre prática

educativa e na análise do material didático.

De acordo com os PCNs o objetivo da Geografia “é explicar e compreender as relações

entre a sociedade e a natureza, e como ocorre a apropriação desta por aquela”. A

Geografia tem que trabalhar com diferentes noções espaciais e temporais, bem como

com os fenômenos sociais, culturais e naturais que são característicos de cada paisagem,

para permitir uma compreensão processual e dinâmica de sua constituição.

È mencionado nos PCNs que “o ensino da Geografia deve fazer uso de leituras de

imagens, de dados e de documentos de diferentes fontes de informação, de modo a

interpretar, analisar e relacionar informações sobre o espaço geográfico e as diferentes

paisagens”.

Diante disto, as imagens de satélite, em suas diferentes resoluções espaciais, temporais e

espectrais constituem-se em poderosa ferramenta em sala de aula, sendo um material

didático rico, útil e interessante no ensino da geografia. É um material didático de

múltiplas finalidades para os professores do ensino fundamental (1° a 8° séries-7 a 14

anos) e médio (1° a 3° séries-15 a 17anos).

Atualmente as escolas brasileiras estão buscando novos recursos didáticos e novas

formas de ensinar geografia, bem como ciências, história, artes, etc. para seus alunos,

formas que aproximem o aluno da realidade, que permitam que tenham um conhecimento

mais detalhado do local onde eles vivem, da sua cidade, do seu estado, do seu país e do

seu continente.

Page 253: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-10

O ensino da geografia visa também tornar o aluno um futuro cidadão consciente sobre o

meio-ambiente e os recursos naturais que o cercam. Para esta tarefa as imagens de

sensoriamento remoto são úteis e possibilitam a identificação de vários aspectos da

paisagem, bem como caracterizar a interação do homem com ela e os impactos

provocados por ele.

Assim, levando-se em consideração os PCNs e os livros didáticos de geografia, sugere-

se:

• O uso de imagens de satélite com diferentes resoluções espaciais para o estudo

dos continentes, países, estados, regiões e municípios;

• O uso de dados temporais para caracterizar a ação do homem sobre o meio

ambiente;

• O uso de imagens de alta resolução para estudos locais (cidades e bairros);

• A integração de dados obtidos de cartas geográficas, fotografias, mapas

temáticos, cartas rodoviárias e visitas ao campo, para que o aluno possa aprender

e caracterizar o local onde vive e como deve interagir com a paisagem ao seu

redor.

1.4) Carta-Imagem

Do ponto de vista cartográfico, CARTA é a representação dos aspectos naturais ou

artificiais da Terra destinada a fins práticos da atividade humana, permitindo a avaliação

precisa de distâncias, direções e a localização geográfica de pontos, áreas e detalhes. A CARTA-IMAGEM é a carta elaborada a partir de uma imagem de satélite.

Cada carta-imagem apresenta informações sobre áreas urbanas e os principais

elementos da paisagem, tais como a rede hidrográfica, a cobertura vegetal, o uso do solo,

as áreas agrícolas, além de informações cartográficas tais como rodovias, ferrovias,

nomes de rios, córregos, arroios, cidades, coordenadas geográficas, geodésicas e escala

de trabalho.

2 - O Documento de Camboriú

Durante a I Jornada de Educação em Sensoriamento Remoto no Âmbito do Mercosul,

realizada no Balneário Camboriú, no período de 20 a 23 de maio de 1997, um dos temas

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-11

mais discutidos foi à carência de material didático voltado especificamente ao ensino de

sensoriamento remoto, em todos os níveis. Este é um problema que não ocorre somente

no Brasil, mas de modo geral em todos os países do Mercosul.

No Documento de Camboriú é mencionado que:

1) A informação proveniente de dados de sensoriamento remoto pode ser utilizada nos

distintos níveis formais de ensino (fundamental, médio, superior e pós-graduação);

2) Podem ser considerados como material didático em sensoriamento remoto livro texto;

cadernos pedagógicos; atlas geográficos compostos por imagens de satélite; carta

imagem; CD ROM com imagens de satélite; vídeos e slides com imagens de satélite,

tutoriais disponíveis na Internet, etc;

3) Com relação a disponibilidade de material didático em sensoriamento remoto

observou-se que:

• há uma carência de material didático com ênfase em exemplos ou estudos

realizados na região do Mercosul;

• há pouco material didático gerado por autores e nos idiomas da região do

Mercosul e os mesmos já estão desatualizados;

• o material didático existente em geral se constitui de esforços isolados ou mesmo

anotações pessoais dos professores que ministram os cursos e disciplinas de

sensoriamento remoto;

• há total falta de interesse das editoras pela publicação de livros técnicos e material

didático em sensoriamento remoto devido a atual relação custo/demanda;

• falta de apoio institucional e financeiro à confecção de material didático

Para sanar os problemas referentes a carência de material didático são sugeridas ações,

tais como:

• promover junto aos organismos financiadores a difusão do sensoriamento remoto

de tal forma que motive estes organismos a financiarem a geração de material

didático;

• solicitar a cooperação e o apoio dos distribuidores de dados espaciais a baixo

custo para atividades de ensino;

• favorecer ações de vinculação com o setor privado que fomentem a geração e

distribuição de material didático;

Page 255: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-12

• motivar as autoridades de educação e pesquisadores a elaborar material didático

para apoiar o ensino de sensoriamento remoto;

• incentivar as universidades que possuem centros de publicação a gerar material

didático e fazerem a sua divulgação através de sociedades científicas.

3 - O Programa Educa SeRe

Considerando-se, pois, os tópicos mencionados, foi criado no INPE, em 1998, pela

responsável da Atividade de Treinamento e Difusão de Conhecimento em Ciência e

Tecnologia Espaciais, o Programa Educa SeRe. Este programa tem por objetivo gerar

material didático, a baixo custo, dedicado ao ensino de sensoriamento remoto nos níveis

fundamental, médio e superior, de tal forma que dissemine e torne acessível esta

tecnologia a todas as camadas da sociedade.

Os objetivos específicos do programa são:

• Promover a criação de uma massa crítica sobre o uso e as aplicações da

tecnologia de sensoriamento remoto no país e na região do Mercosul, através da

disseminação e comercialização de material didático de baixo custo;

• difundir, no meio docente e discente, diferentes produtos adquiridos por satélites

de sensoriamento remoto existentes na atualidade, de tal forma que eles sejam

amplamente divulgados;

• socializar os conhecimentos de sensoriamento remoto para fomentar novos

projetos de pesquisas e aplicações na área de recursos naturais;

• motivar instituições de ensino, tais como universidades, a tomarem parte na

elaboração de material didático para o ensino de sensoriamento remoto;

• motivar empresas privadas a colaborarem na confecção de material didático

voltado para o ensino de sensoriamento remoto.

Este programa está dividido em quatro módulos, cada um deles constituindo-se em um

projeto, estando todos voltados para a elaboração de material didático para o ensino de

sensoriamento remoto, a saber:

• PROJETO EDUCA SeRe I - Cadernos Didáticos no Ensino de Sensoriamento Remoto;

• PROJETO EDUCA SeRe II - CD ROM para o Ensino de Sensoriamento Remoto

Page 256: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-13

• PROJETO EDUCA SeRe III - Elaboração de Cartas-Imagem para o Ensino de

Sensoriamento Remoto

• PROJETO EDUCA SeRe IV- Homepages para o Ensino de Sensoriamento Remoto

Cada um destes módulos já gerou pelo menos um material didático

4 - Projeto Educa Sere III-Elaboração de Carta-Imagem para o Ensino de Sensoriamento Remoto

O Projeto Educa SeRe III-– Elaboração de Carta-Imagem para o Ensino de

Sensoriamento Remoto, teve início em 1998, um ano após a realização da I Jornada de

Educação em Sensoriamento Remoto no Âmbito do Mercosul, realizada em Camboriú-

SC. Ele é parte do Programa Educa SeRe desenvolvido pelo INPE.

Tem objetivo criar séries de cartas-imagem, abordando várias aplicações de

sensoriamento remoto na área de recursos naturais, de tal forma que formem uma

coleção, para serem utilizadas como material didático. Estas cartas estão sendo

produzidas separadamente, de forma seriada.

Os objetivos específicos deste projeto são:

• Disponibilizar, a baixo custo, para a comunidade em geral, dados de

sensoriamento remoto dedicado à área de recursos naturais;

• difundir o uso de dados de sensoriamento remoto como recurso didático, nas

disciplinas de ciência e geografia;

• tornar acessível, de forma ampla e a baixo custo, material didático para o ensino

de sensoriamento remoto e de recursos naturais.

As primeiras cartas-imagem foram apresentadas no IX Simpósio Brasileiro de

Sensoriamento Remoto, realizado em Santos, SP, em setembro de 1998. Foram feitas 3

mil cópias, em parceria com a SELPER e distribuídas durante o Simpósio e

posteriormente para todos os interessados em vários estados brasileiros e mesmo para o

exterior.

No contexto deste projeto já foram desenvolvidas as seguintes cartas-imagem:

Page 257: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-14

a) Série Cidades Brasileiras:

• Carta-Imagem n° 1–Santos, escala 1:50.000, utilizando a imagem do satélite

LANDSAT/TM, canais 2, 3 e 4, órbita 219 ponto 76, passagem de 20 de agosto de

1997;

• Carta-Imagem n° 2 – Santos, escala 1:50.000, utilizando a imagem de satélite

ERS-1 e 2, sensor SAR, de 08 de maio de 1996 e 04 de abril de 1996,

respectivamente, elaborada em parceria com a Agência Espacial Européia – ESA;

• Carta-Imagem n° 3 – São José dos Campos, utilizando a imagem de satélite

LANDSAT/TM, com o apoio da Prefeitura Municipal de São José dos Campos.

2000 exemplares impressos foram distribuídos para todas as escolas do ensino

fundamental e médio de São José dos Campos;

Posteriormente ao lançamento o INPE assumiu o compromisso de treinar os professores

da rede de ensino (municipal, estadual e privada), na utilização da carta imagem como

recurso didático em sala de aula. Assim foram treinados 121 professores da rede

municipal, 64 da rede estadual e 23 da rede privada num total de 208.

• Mosaico do Vale do Paraíba, Litoral Norte e Serra da Mantiqueira, escala

1:350.000, gerado a partir de duas imagens LANDSAT/TM, passagens de 26 de

julho e 20 de agosto de 1997, órbita 21, pontos 75 e 76, publicado em parceria

com o Jornal Vale Paraibano de São José dos Campos, na edição do dia 21 de

agosto de 1999, em toda a região abrangida pelo Jornal Valeparaibano (41

municípios).

Estas cartas-imagem tiveram um grande sucesso, sendo bem recebidas, não apenas

pelos professores do ensino fundamental e médio, bem como por vários segmentos da

sociedade tais como imobiliárias, professores e estudantes universitários, distribuidoras

de leite, energia elétrica, construtores de rodovias, ONGs, jornalistas, redes de televisão,

promotores públicos, advogados, planejadores, arquitetos, etc.

Com o lançamento do satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres-CBERS este

projeto passou a dedicar-se a criação de cartas-imagens usando exclusivamente imagens

da Câmara CCD deste satélite, dando início assim ao Projeto Educa Sere III—Elaboração de carta imagem para o ensino de sensoriamento remoto-Utilização de cartas-Imagem-CBERS como Recurso Didático.

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-15

Os objetivos específicos deste projeto são:

• disseminar a tecnologia de sensoriamento remoto na educação escolar;

• incentivar o desenvolvimento de novas metodologias de ensino;

• tornar acessível, de forma ampla e a baixo custo, material didático para o ensino

de sensoriamento remoto e de recursos naturais;

• disseminar os produtos de sensoriamento remoto gerados pela Satélite Sino-

Brasileiro de Recursos Terrestres;

• incentivar os docentes dos ensinos fundamental e médio a formarem cidadãos

conscientes da importância da preservação dos recursos naturais e como os

dados de sensoriamento remoto podem auxiliar nesta tarefa.

Com a finalidade de capacitar professores dos ensinos fundamental e médio no uso das

cartas-imagens como recurso didático foi criado o Curso sobre “O Uso de Sensoriamento Remoto como Recurso Didático nos Ensinos Fundamental e Médio”.

O primeiro curso e o lançamento da primeira carta-imagem CBERS foi realizado durante o

X Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 19-21 de abril de 2001, em Foz do

Iguaçu, Paraná. Posteriormente, de 17 a 22 de junho de 2002, foi realizado um curso para

professores do município de Manaus, em parceria com a Universidade de Manaus, com a

conseqüente geração da carta-imagem de Manaus. No período de 3 a 5 de abril de 2003,

foi realizado o terceiro curso, em Belo Horizonte, em parceria com a Secretaria Municipal

de Educação, como parte das atividades do XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento

Remoto. Para este curso foi gerada a carta-imagem de Belo Horizonte

O objetivo deste curso é a capacitação de professores dos ensinos fundamental e médio,

no uso de imagens de sensoriamento remoto, levando em consideração as diretrizes e

orientações presentes nos PCNs, para o ensino de geografia. Assim, foram levados em

conta os objetivos e metas propostas para o ensino de geografia para cada um dos ciclos

dos ensinos fundamental e médio, e proposto como e quais dados de sensoriamento

remoto os professores podem estar utilizando em sala de aula.

Os objetivos específicos deste curso são:

• Despertar interesse na comunidade docente para a potencialidade e a utilização

de dados de sensoriamento remoto como recurso didático, em geografia, em sala

de aula;

Page 259: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-16

• Disseminar para a comunidade docente e discente os benefícios gerados pela

tecnologia de sensoriamento remoto no conhecimento do espaço geográfico, dos

aspectos sócio-econômicos e na preservação dos recursos naturais do país;

• Encorajar os estudantes do ensino fundamental e médio a se interessarem por

profissões relacionadas à tecnologia de sensoriamento remoto, tendo como

objetivo a busca de novos talentos;

• Difundir junto à comunidade docente e discente as atividades realizadas pelo

INPE na área de sensoriamento remoto;

As metas a serem atingidas são:

• Capacitar docentes de geografia dos ensinos fundamental e médio para

desenvolverem atividades, em sala de aula, referentes ao uso de dados de

sensoriamento remoto;

• Por meio dos docentes, capacitar os alunos dos ensinos fundamental e médio a

desenvolverem atividades, em sala de aula, referentes ao uso de dados de

sensoriamento remoto em geografia;

• Com o auxílio dos docentes participantes do projeto, buscar novas formas de

utilização de dados de sensoriamento remoto em sala de aula;

• Por meio das atividades em sala de aula, referentes ao projeto, encorajar os

estudantes interessados em geografia e ciências, a elegerem carreiras

relacionadas à tecnologia de sensoriamento remoto;

• Com o auxílio dos professores e estudantes, envolvidos no projeto, tornar

acessível à comunidade em geral os benefícios gerados à comunidade pelas

atividades de sensoriamento remoto desenvolvidas pelo INPE.

Espera-se que ao final do curso os docentes estejam familiarizados com os inúmeros

recursos didáticos oferecidos pelas imagens de sensoriamento remoto, que passem a

utilizá-las em sala de aula e que possam eles próprios criar novos materiais didáticos a

partir dos conhecimentos adquiridos no curso.

Os professores treinados têm utilizado as cartas-imagem para desenvolver projetos sobre

meio-ambiente e preservação de recursos naturais em sala de aula, educação ambiental,

ensino de geografia, matemática, ciências, cartografia, física e artes.

Page 260: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-17

Elas têm despertado interesse também de docentes na Argentina e Uruguai. Este é o

único projeto do gênero na América do Sul.

Dentro do contexto deste projeto já foram desenvolvidas as seguintes cartas-imagem:

a) Capitais Brasileiras:

• Carta-imagem de Brasília;

• Carta-imagem de Cuiabá;

• Carta-imagem de Manaus;

• Carta-imagem de Belo Horizonte.

Estão em fase de elaboração as cartas-imagem de Porto Alegre e Natal.

b) Cidades Brasileiras:

• Carta-imagem de Foz do Iguaçu, PR

• Carta-Imagem de Cachoeira Paulista, SP

Estas cartas-imagem estão disponíveis na homepage do projeto:

http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere

Resultados esperados neste projeto são:

• Criar uma massa critica entre os professores de geografia do ensino fundamental

e médio no uso de dados de sensoriamento remoto como recurso didático em sala

de aula;

• Buscar parcerias entre o INPE e instituições públicas e privadas no sentido de

ampliar este projeto bem como na realização de futuros projetos na área de

educação espacial;

• Ter uma ampla difusão das atividades de educação e sensoriamento remoto

desenvolvidas pelo INPE na comunidade docente e estudantil;

Formas de utilização de cartas-imagem CBERS em sala de aula:

Page 261: Apostila   sensoriamento remoto - inpe

DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-18

Segue abaixo alguns exemplos de situações em que o material didático com

sensoriamento remoto pode ser utilizado em sala de aula:

Traçado de áreas urbanas e rede viária que comunica a cidade com o entorno

imediato;

Aspectos morfológicos da paisagem urbana;

Formas de crescimento das áreas urbanas e progressiva invasão do espaço

agrícola;

Estudo geográfico do espaço imediato ao aluno;

Correlacionar o tipo de ocupação humana com os aspectos físicos, econômicos e

sociais da região onde o aluno vive;

Distribuição do uso do solo no tempo e no espaço e sua relação com os aspectos

econômicos da região onde o aluno vive;

Explicar aspectos mais complexos como grandes complexos de relevo, bacias de

drenagem, correntes oceânicas, uso do solo e áreas agrícolas de uma região,

aspectos de inundações, etc;

Identificar áreas de preservação de mananciais e sua forma de ocupação;

Complementar a cartografia na compreensão de aspectos gerais como a

distribuição de mares e terras, a forma dos continentes, as grandes artérias

hidrográficas do mundo;

Os limites e as barreiras urbanas, tanto as que provem do meio natural (rios,

serras, florestas) como as artificiais (estradas, complexos urbanos) criadas pelo

homem;

Impactos ambientais causados pelo a ocupação humana;

Caracterização de áreas de preservação, tais como áreas alagadas, planícies

fluviais, áreas costeiras, áreas de mangue, florestas naturais;

Visão sinóptica do local onde o aluno vive e sua relação com o contexto ao redor;

Reconstituição histórica do espaço geográfico em que o aluno vive;

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DSR/INPE T.M.SAUSEN 13-19

Sites úteis: Homepage da “Atividades de Treinamento e Difusão de Conhecimentos em Ciência e

Tencologia Espaciais” do INPE

http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep

Homepage da EMBRAPA com imagens de satélite de todos os estados brasileiros. Clique

sobre a imagem com o mouse para obter imagens mais detalhadas da área de interesse.

http://www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br

Homepage da SATMIDIA-galeria de imagens de satélite

http://www.satmídia.com.br