apostila_sensoriamento remoto-1

Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis

Centro de Monitoramento Ambiental – CEMAM

Centro de Sensoriamento Remoto

Sistema de Proteção da Amazônia

PROJETO MANEJO DOS RECURSOS NATURAIS DA VÁRZEA – PROVÁRZEA

MÓDULO 1

INTRODUÇÃO AO

SENSORIAMENTO REMOTO

2º SEMESTRE 2004

Introdução ao Sensoriamento Remoto

CIÊNCIAS, TÉCNICAS E TECNOLOGIAS PARA AQUISIÇÃO

DE DADOS ESPACIAIS.


CIÊNCIAS, TÉCNICAS E TECNOLOGIAS DEAQUISIÇÃO DE DADOS ESPACIAIS

Topografia Sensoriamento Remoto

Fotogrametria Cartografia

Geodésia GPS


SENSORIAMENTO REMOTO


Sensoriamento remoto é definido como a ciência (e alguns estendem para a arte) de obter informações sobre a superfície terrestre sem entrar em contato com a mesma. Isso é feito através da recepção e registro da energia refletida ou emitida e do seu processamento, análise e aplicação da informação.

Fonte : CCRS

DEFINIÇÃO


Através dos anos, vários autores e estudiosos do sensoriamentoremoto construíram várias definições para sensoriamento remoto. Veja mais uma definição :Segundo Novo (1999), Sensoriamento Remoto pode ser definido como a aquisição de informação sobre um objeto a partir de medidas feitas por um sensor que não se encontra em contato físico direto com ele. As informações sobre o objeto, neste caso, são derivadas dadetecção e mensuração das modificações que ele impõe sobre os campos de força que o cercam. Estes campos de força podem ser eletromagnéticos, acústicos ou potenciais.

DEFINIÇÃO


O processo de sensoriamento remoto envolve 7 etapas, sendo elas :

• Fonte de energia ou iluminação (A)• Radiação e atmosfera (B)• Interação com o alvo (C)• Registro da energia pelo sensor (D)• Transmissão, recepção e

processamento (E)• Interpretação e análise (F)• Aplicação (G)

O sensoriamento remoto envolve uma interação entre a radiação incidente e os alvos de interesse. Isto é exemplificado pelo uso de sistemas de imageamento onde os sete elementos seguintes são envolvidos. Observe, porém que o sensoriamento remoto também envolve a captura de energia emitida e o uso de sensores não imageadores.

Fonte : CCRS

O PROCESSO


Fonte de energia ou iluminação (A) - A primeira necessidade do sensoriamento remoto é possuir uma fonte de energia que ilumina ou fornece energia eletromagnética para os alvos de interesses.

Radiação e atmosfera (B) - como a energia viaja da sua fonte para o alvo, ela irá ter contato e interagir com a atmosfera. Esta interação pode ocorrer uma segunda vez quando a energia viaja do alvo para o sensor.

Interação com o alvo (C) - uma vez que a energia faz seu caminho para o alvo através da atmosfera, ela interage com o alvo, conforme as propriedades do alvo e a radiação.

Registro da energia pelo sensor (D) - após a energia ter sido espalhada pelo alvo, ou emitida pelo alvo, um sensor (remoto - não em contato físico com o alvo) coleta e registra a radiação eletromagnética.

Transmissão, recepção e processamento (E) - A energia registrada pelo sensor tem que ser transmitida, sempre na forma eletrônica, para uma estação de recepção e processamento na terra, onde os dados são processados e uma imagem é gerada (em papel ou meio digital).

Interpretação e análise (F) - A imagem processada é interpretada, visualmente e/ou digitalmente ou eletronicamente, para extrair informações sobre os alvos que foram iluminados.

Aplicação (G) - O último elemento do processo de sensoriamento remoto é a aplicação da informação extraída das imagens para melhor entende-la, para revelar alguma nova informação ou auxiliar na solução de algum problema particular.

O PROCESSO


• A primeira necessidade do sensoriamento remoto é ter uma fonte de energia para a fonte iluminada ( a menos que a energia esteja sendo emitida pelo alvo). Esta energia está na forma de radiação eletromagnética.

• A radiação eletromagnética consiste de um campo elétrico (E) que varia em magnitude em uma direção perpendicular em que a radiação está viajando, e um campo magnético (M) orientado em ângulos retos com o campo elétrico. Estes dois campos viajam na velocidade da luz (C).

• Duas características da radiação eletromagnética são importantes: Comprimento de onda e Freqüência.

• Comp. de onda : é a distância entre sucessivas cristas da onda.

• Freqüência : Refere-se ao número de ciclos de uma onda passando em um ponto fixo por unidade de tempo. Frequência é medida em hertz (Hz).

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA


Como foi observado anteriormente, o primeiro requerimento para o sensoriamento remoto é uma fonte de energia para iluminar os alvos ( a menos que a energia esteja sendo emitida pelos alvos). Esta energia está na forma de radiação eletromagnética.

A radiação eletromagnética consiste de um campo elétrico (E) que varia em magnitude em uma direção perpendicular a direção na qual a radiação está viajando, e um campo magnético (M) orientado em ângulos retos com o ângulo elétrico. Esses dois campos viajam na velocidade da luz.

Duas características da radiação eletromagnética são particularmente importantes para se entender o sensoriamento remoto. Elas são o comprimento de onda e a freqüência.

O comprimento de onda é o comprimento de um ciclo de onda, que pode ser medido como a distância entre sucessivas cristas. O comprimento de onda é geralmente representado pela letra grega lambda(λ).

Portanto, freqüência e comprimento de onda são inversamente proporcionais. Os curtos comprimentos de onda possuem uma alta freqüência e os longos comprimentos de onda possuem baixa freqüência. O entendimento das característica da radiação eletromagnética em termos de comprimento de onda e freqüência é crucial para entender a informação a ser extraída de dados de sensoriamento remoto.

RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA


Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO


O espectro eletromagnético varia dos comprimentos de ondas curtas (incluindo raios gama e raios x) até os comprimentos de ondas longas (incluindo microondas e ondas de rádio). Dentro deste espectro, existem várias regiões que são úteis para o sensoriamento remoto.A luz que nossos olhos (nossos sensores remotos naturais) podem detectar é a parte visível do espectro. É importante reconhecer que a parte visível do espectro é muito pequena comparada como a amplitude de todo o espectro eletromagnético. Existe uma grande quantidade de radiação que é “invisível” para nossos olhos, mas pode ser detectado por outros instrumentos de sensoriamento remoto. Os comprimentos de onda visível cobrem uma faixa que vai aproximadamente de 0.4 µm até 0.7 µm. O maior comprimento de onda visível é o vermelho e o menor é o violeta. Os comprimentos de onda comuns dos quais nós percebemos como cores da porção visível do espectro estão listadas a seguir. É importante observar que esta é a única porção do espectro que podemos associar com o conceito de cores:violeta: 0.4 - 0.446 µm azul: 0.446 - 0.500 µm verde: 0.500 - 0.578 µm.amarelo: 0.578 - 0.592 µm laranja: 0.592 - 0.620 µm vermelho: 0.620 - 0.7 µm.



Fonte : CCRSFonte : CCRS



A próxima porção do espectro de interesse do sensoriamento remoto é a região do infravermelho que cobre as amplitudes dos comprimentos de onda que variam de aproximadamente 0.7 µm até 100 µm (mais que 100 vezes a amplitude da porção visível). A região do infravermelho pode ser dividida em duas categorias baseadas em suas propriedades, o infravermelho refletido e o infravermelho emitido ou termal. A radiação na região do infravermelho refletido é utilizado pelo sensoriamento remoto de maneira muito similar que a radiação na porção visível. O infravermelho refletido cobre comprimentos de ondas que variam aproximadamente de 0.7 µm até 3.0 µm. A região do infravermelho termal é um pouco diferente que as porções do visível e do infravermelho refletido, uma vez que esta energia é essencialmente a radiação que é emitida pela superfície terrestre na forma de calor. O infravermelho termal cobre comprimentos de ondas que variam de 3.0 µm até 100 µm.A porção do espectro de mais recentemente explorada pelo sensoriamento remoto é a região das microondas que variam de 1 mm até 1 metro. Esta porção cobre os maiores comprimentos de ondas usados pelo sensoriamento remoto. Os menores comprimentos de ondas possuem propriedades similares que a região do infravermelho termal enquanto que os grandes comprimentos de onda aproximam-se dos comprimentos de onda utilizados em rádio difusão.



Trajetória da R.E.M pela atmosfera

Espalhamento

Absorção

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS

INTERAÇÕES COM A ATMOSFERA


Antes da radiação usada por sensoriamento remoto atingir a superfície terrestre, ele deve viajar pela atmosfera da terra. Partículas e gases na atmosfera podem afetar a trajetória da radiação. Estes efeitos são causados por mecanismos denominados espalhamento e absorção.O espalhamento ocorre quando partículas ou grandes moléculas de gases presentes na atmosfera interagem com a radiação eletromagnética e a fazem se redirecionar a partir da sua trajetória inicial. A quantidade do espalhamento depende de vários fatores incluindo o comprimento de onda da radiação, a abundância de partículas ou gases, e a distância que a radiação viaja pela atmosfera. Existem 3 tipos de espalhamentos que serão vistos em seguida.A absorção é outro mecanismo que altera a trajetória da radiação quando ela interage com a atmosfera. Este fenômeno é causado por moléculas que presentes na atmosfera, absorvem energia em vários comprimentos de onda. Ozônio, dióxido de carbono e vapor d’água são os principais constituintes da atmosfera que absorvem a radiação.O ozônio serve para absorver a radiação ultravioleta (prejudicial para a maioria dos seres vivos). Sem esta camada de proteção na atmosfera, nossa pele queimaria quando exposta a luz do sol.Muitas vezes se ouve que o dióxido de carbono está relacionado com o efeito estufa. Isto ocorre pois o dióxido de carbono tende a absorver as radiações da porção do infravermelho distante do espectro (aquela área associada com o termal) que serve para reter este calor na atmosfera.



Espalhamento RayleighEspalhamento MieEspalhamento não seletivo




O espalhamento Rayleigh ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito menores que comprimentos de onda da radiação. Moléculas de nitrogênio ou oxigênio e pequenas partículas de poeira poder causar o espalhamento Rayleigh. Este tipo de espalhamento afeta principalmente os pequenos comprimentos de onda e ocorrem predominantemente no topo da atmosfera. O fato do céu parecer “azul” durante o dia é devido a este fenômeno. Como a luz do sol passa pela atmosfera, os pequenos comprimento de onda (azul) do espectro visível são espalhados mais que os comprimentos de onda maiores da porção visível do espectro eletromagnético. No nascente e poente do sol a luz viaja um caminho maior pela atmosfera comparada com o meio dia e o espalhamento dos pequenos comprimentos de onda é mais completo.O espalhamento mie ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são do exato tamanho do comprimento de onda da radiação. Poeira, fumaça e vapor d’água são as causas comuns do espalhamento mie que tende afetar os longos comprimentos de onda. O espalhamento mie ocorre nas porções mais baixas da atmosfera onde as grandes partículas são abundantes.O espalhamento não-seletivo ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito maiores que o comprimento de onda da radiação. Gotas d’água e grandes partículas de poeira podem causar este tipo de espalhamento. O espalhamento não-seletivo possui este nome pelo fato de todos os comprimentos de ondas serem igualmente espalhados. Este tipo de espalhamento é causado por nevoeiro e nuvens, e causa o aparecimento da cor branca pois as luzes verde, vermelho e azul são espalhadas em quantidades aproximadamente iguais.



Janelas atmosféricas

Fonte : CCRS



Como pôde ser observado anteriormente, a atmosfera exerce uma grande influência sobre a energia eletromagnética, porém algumas áreas do espectro não são severamente influenciadas pela absorção atmosférica e portanto, são úteis para os sensores remotos, essas áreas são chamadas de janelas atmosféricas. Comparando as características das duas fontes de energia/radiação mais comuns ( o sol e a terra) com as janelas atmosféricas disponíveis para nós, podemos definir aqueles comprimentos de ondas que podem ser usados mais efetivamente pelo sensoriamento remoto. A porção visível do espectro, para a qual o olho humano é mais sensível, corresponde ao pico de energia do sol e ao pico da janela atmosférica. Observe também que o calor da energia emitida pela terra corresponde a janela de aproximadamente 10 µm na porção do infravermelho termal da porção do espectro, enquanto a grande janela em comprimentos de ondas além de 1 mm está associada com a região das microondas.Agora que entendemos como a energia eletromagnética faz sua jornada de sua fonte até a superfície (e como foi visto é uma viagem difícil) examinaremos a seguir o que acontece com a radiação quando ela chaga até a superfície terrestre.



Fonte : CCRS Fonte : CCRS


INTERAÇÕES COM O ALVO


A radiação que não é absorvida ou espalhada na atmosfera pode atingir e interagir com a superfície terrestre. Existem três formas de interação que podem ocorrer onde a energia atinge, ou é incidente na superfície da terra. Elas são : absorção (A), transmissão (T) e reflexão (R). A energia irá interagir com a superfície em uma ou mais dessas três formas de interação. As proporções de cada interação dependerá do comprimento de onda da energia e das condições e características do material presente na superfície terrestre.A absorção (A) ocorre quando a radiação é absorvida pelo alvo enquanto a transmissão (T) ocorre quando a radiação passa através do alvo. A reflexão (R) ocorre quando a radiação realiza uma “colisão” com o alvo e é redirecionada. Em sensoriamento remoto, o objetivo é medir a radiação refletida pelos alvos. Será visto dois tipos de reflexão, que representa os dois lados extremos dos modos com que a energia é refletida pelos alvos : a reflexão especular e a reflexão difusa.Quando uma superfície é suave obtém se a reflexão especular ou (mirror-like) onde toda (ou a maioria) da energia é direcionada a partir da superfície em uma única direção. A reflexão difusa ocorre quando a superfície é rugosa e a energia é refletida em todas as direções. Se um alvo possui reflexão especular ou difusa ou alguma coisa entre essas reflexões, depende da rugosidade da superfície e do comprimento de onda da radiação recebida. Se os comprimentos de ondas são menores que as variações da superfície, a reflexão difusa dominará. Por exemplo, uma superfície composta por areia fina apareceria suave para longos comprimentos de ondas (microondas) mas apareceria rugosa para comprimentos de ondas da faixa visível do espectro.



Folhas.Clorofila reflete comprimentos de onda verde.Folhas sadias reflete infravermelho próximo.

Água.Reflete os curtos comprimentos de onda.Sedimentos em suspensão (S) podem refletir longos comprimentos de onda.Presença de algas pode refletir o verde.

Fonte : CCRS

Fonte : CCRS



Folhas : um composto químico nas folhas denominado clorofila absorve fortemente radiação nos comprimentos de onda vermelho e azul mas reflete comprimentos de onda verde. As folhas aparecem verdes no verão, quando o conteúdo de clorofila está no máximo. No outono, existe menos clorofila nas folhas então existe proporcionalmente menos absorção e proporcionalmente mais reflexão de comprimentos de onda vermelho, fazendo as folhas parecer vermelhas ou amarelas (amarelo é uma combinação de comprimentos de onda vermelho e verde). A estrutura interna de folhas sadias atua como excelente refletor difuso dos comprimentos de ondas do infravermelho próximo. Se os olhos humanos fossem sensíveis ao infravermelho próximo, as arvores seriam para os humanos extremamente brilhantes. Desta forma, os profissionais de sensoriamento remoto utilizam a reflexão do infravermelho próximo para determinar o quanto a vegetação está saudável ou sadia.Água : os longos comprimentos de onda visíveis e também o infravermelho próximo são absorvidos mais pela água do que os curtos comprimentos de onda. Portanto a água tipicamente parece azul ou verde-azulada devido a forte reflexão dos curtos comprimentos de onda, e escura se observada nos comprimentos de onda vermelhos ou infravermelho próximos. Se existem sedimentos em suspensão presentes nas partes superiores dos corpos d’água, então será permitido uma melhor reflexão e uma aparência de brilho da água. Sedimentos em suspensão (S) podem ser facilmente confundidos com água rasa (porém limpa). Clorofila em algas absorve mais os comprimentos de onda azul e reflete o verde, fazendo a aparência da água mais verde. A topografia da superfície da água (rugosidade, suavidade, materiais em suspensão, etc.) Também podem conduzir a complicações no trabalho de interpretação de imagens devido a problemas potenciais de reflexão especular e outras influência na cor e brilho.



Fonte : CCRS



Dependendo da complexidade do alvo, e os comprimentos de ondas da radiação envolvida, é possível observar muitas respostas diferentes para os mecanismos de absorção, transmissão e reflexão. Medindo a energia que é refletida (ou emitida) pelos alvos na superfície da terra sobre uma variedade de comprimentos de ondas, é possível construir uma resposta espectral para os objetos. Comparando os padrões de respostas de diferentes materiais, é possível observar as distinções entre eles levando em consideração os comprimentos de onda.

Por exemplo, água e vegetação podem ter reflexão similar em comprimentos de ondas visíveis mas são muito diferentes na porção do infravermelho. A resposta espectral pode variar um pouco para o mesmo tipo de alvo, e também pode variar como o tempo (verde das folhas) e localização. O conhecimento dos fatores que influenciam a resposta espectral dos alvos é muito importante para uma correta interpretação da interação da radiação eletromagnética com a superfície terrestre.



Sensor PassivoFonte : CCRS

Sensor Ativo

Fonte : CCRS

SENSORES ATIVOS E PASSIVOS


Ao longo deste tópico, o sol foi citado como sendo uma fonte de energia ou radiação. O sol é uma fonte muito consistente de energia para o sensoriamento remoto. A energia do sol é refletida (como é no caso de comprimentos de ondas visíveis), ou é absorvida e então re-emitida (como é o caso de comprimentos de ondas termais). Os sistemas sensores que medem a energia naturalmente disponível são chamados de sensores passivos. Os sensores passivos dependem que ocorra a iluminação da superfície da terra pelo sol, porém é possível capturar durante a noite, a energia naturalmente emitida pela terra (infravermelho termal), desde que exista quantidade suficiente de energia para ser gravada.

Os sensores ativos, por outro lado, possui sua própria fonte para iluminação. O sensor emite radiação que é direcionada para o alvo que se deseja investigar. A radiação refletida do alvo é detectada e medida pelo sensor. As vantagens destes tipos de sensores incluem a capacidade de obter medida a qualquer momento, sem necessitar do sol. Os sensores ativos podem ser utilizado para examinar comprimentos de ondas que não são suficientemente fornecidos pelo sol, como as microondas. Porém, os sensores ativos necessitam gerar uma grande quantidade de energia para iluminar adequadamente os alvos.

SENSORES ATIVOS E PASSIVOS


Foto aérea

Fonte : CCRS

Pixel

Fonte : CCRS

Imagem Preto e Branco

Fonte : CCRS

Imagem Colorida

Fonte : CCRS

CARACTERÍSTICAS DAS IMAGENS


A energia eletromagnética pode ser detectada fotograficamente ou eletronicamente. O processo fotográfico usa reações químicas sobre a superfície de um filme foto-sensível para detectar e gravar as variações de energia. É importante a distinção entre os temas imagens e fotografias em sensoriamento remoto. Imagem refere-se a qualquer representação pictórica, sem levar em consideração os comprimentos de ondas e quais os dispositivos de sensoriamento remoto utilizados para detectar e armazenar a energia eletromagnética. Uma fotografia refere-se especificamente a imagens que foram detectadas e gravadas utilizando-se filmes fotográficos. As fotos são normalmente produzidas por comprimentos de ondas que variam de 0.3 µm até 0.9 µm. Baseado nestas definições é possível dizer que todas as fotografias são imagens, mas nem todas imagens são fotografias. Portanto, a menos que estejamos falando especificamente sobre imagens registradas fotograficamente, devemos utilizar o termo imagem.

Uma fotografia pode também ser representada e exibida em um formato digital subdividindo a imagem em pequenos pedaços denominado picture element ou pixel, e representando o brilho de cada pixel com um valor numérico ou número digital. O computador pode então exibir cada valor digital com diferentes níveis de brilhos.

Nós podemos ver os objetos coloridos porque nossos olhos detectam todos os comprimentos de ondas visíveis e nosso cérebro processa a informação em cores separadas. Você pode imaginar como veríamos o mundo se nós somente pudéssemos ver em uma estreita faixa de comprimentos de ondas ou cores? É exatamente desta forma que os sensores trabalham. A informação de uma estreita faixa do espectro é captura e armazenada em um canal ou banda. Então combinamos e exibimos os canais digitalmente usando as três cores primárias (Azul, Verde e Vermelho) e então temos uma imagem colorida.

CARACTERÍSTICAS DAS IMAGENS


Fonte : CCRSInstantaneous Field of View - IFOV

Fonte : CCRSImagem de Baixa Resolução

Fonte : CCRS

Imagem de Alta Resolução

IFOV – A menor parte do FOVIFOV – Determina a resolução espacial da imagem

RESOLUÇÃO ESPACIAL

ESCALATAMANHO DO PIXEL


Para alguns instrumentos de S. R., a distância entre o alvo e a plataforma, determina o detalhe da informação obtida e a área total imageada pelo sensor. Sensores em plataformas distantes de seus alvos, tipicamente imageam uma grande área, mas não podem fornecer grandes detalhes. Compare o que um astronauta em uma nave espacial observa da Terra e o que podemos ver de um avião. O astronauta pode ver uma grande área ou todo um país, mas não pode distinguir casas individuais. Voando sobre uma cidade, podemos ver casas individuais e também carros, mas vemos uma área muito menor que a área que o astronauta visualiza. Esta diferença similar existe entre fotos aéreas e imagens de satélite.

O detalhe compreensível em uma imagem depende da resolução espacial do sensor e se refere ao tamanho da menor feição possível que pode ser detectada. A resolução espacial dos sensores passivos depende primeiramente do seu IFOV - Instantaneus Field of View. O IFOV é o cone angular de visibilidade do sensor (A) e determina a área na superfície terrestre que é observada em uma dada altitude em um momento particular no tempo (B). O tamanho da área visualizada é determinado multiplicando o IFOV pela distância entre o terreno e o sensor (C).




Esta área no terreno é denominada resolução da célula e determina a resolução espacial máxima do sensor. Para objetos homogêneos serem detectados, seu tamanho geralmente deve ser igual ou maior que a resolução da célula. Se o objeto é menor que a resolução da célula, ele pode não ser detectável pois o brilho médio de todos os objetos na célula de resolução serão registrados. Porém, pequenos objetos podem algumas vezes ser detectados se suas reflectâncias dominarem em uma célula de resolução particular. Imagens onde somente grandes objetos são visíveis são chamadas de imagens de baixa resolução. Em imagens de alta resolução, pequenos objetos podem ser detectados. Sensores militares por exemplo, são projetados para visualizar o maior detalhe possível, e portanto possuem alta resolução. Satélites comerciais fornecem imagens com resoluções que variam de alguns metros até vários quilômetros.A razão da distância em uma imagem ou mapa, em relação ao terreno é chamada de escala. Se um mapa tem a escala 1:100.000, um objeto de 1 cm de comprimento no mapa é um objeto de 100.000 cm (1km) no terreno. Mapas ou imagens com pequenas razões (mapa-terreno) são referenciados como mapas de pequenas escala (ex: 1:100.000) e aqueles com grandes razões (ex: 1:5.000) são chamados de grandes escalas.




RESOLUÇÃO ESPECTRAL


Diferentes classes e detalhes em uma imagem podem quase sempre ser distinguidas pela comparação de suas respostas em diferentes faixas de comprimento de onda. Classe muito distintas como água e vegetação podem ser discriminadas em comprimentos de onda distintos como visível e infravermelho próximo. Outras classes mais específicas como diferentes tipos de rochas podem não ser facilmente distinguidas com faixas de comprimentos de onda tão separados, e necessitam de uma comparação em comprimentos de onda mais próximos para separa-los. Portanto, necessita-se neste caso de sensores com alta resolução espectral. A resolução espectral descreve a capacidade do sensor de definir intervalos de comprimentos de onda. Filmes preto e branco registram uma grande extensão de comprimentos de onda (toda a porção visível), por isso eles possuem uma baixa resolução espectral. Os filmes coloridos por outro lado, possuem uma alta resolução espectral pois ele é individualmente sensível para a energia refletida nos comprimentos de onda azul, verde e vermelho. Muito sistemas sensores registram energia em várias faixas de comprimento de onda em várias resoluções espectrais, eles são denominados sensores multi-espectrais. Existem sensores capazes de registrar centenas de bandas espectrais da porção visível até o infravermelho próximo, eles são denominados sensores hiperespectrais. Quando maior é a resolução espectral, maior é a facilidade em diferenciar alvos que possuem pequenas variações.

RESOLUÇÃO ESPECTRAL


Imagem de 2 bit Imagem de 8 bit

RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA E

RESOLUÇÃO TEMPORAL


RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA E

RESOLUÇÃO TEMPORALToda vez que uma imagem é adquirida por um filme ou sensor, sua sensibilidade para a magnitude da energia eletromagnética determina a resolução radimétrica. A resolução radiométrica de uma imagem é a capacidade de discriminar pequenas diferenças na energia. Um sensor de alta resolução radiométrica é capaz de detectar pequenas diferenças na energia refletida ou emitida.Dados de imagem são representado por números que variam de 0 até a valor final que é 2 elevado ao número de bits da imagem. Cada bit é um expoente de 2 (1bit = 21 = 2). O número máximo de níveis de brilho depende do número de bits usado na representação da energia registrada. Portanto, se um sensor usa 8 bits para registrar o dado, então ele teria 28 = 256 valores digitais disponíveis, variando de 0 a 255. Por outro lado, se somente 4 bits forem usados, então somente 24 = 16 variando de 0 a 15 estariam disponíveis. Portanto, a resolução radiométrica é menor.Comparando a imagem de 2 bits com a imagem de 8 bits, pode-se notar que elas são diferentes em nível de detalhamento.Resolução Temporal – Representa a freqüência com que a área de interesse é revisitada ou imageada.


Três tipos:

- Satélites MeteorológicosEx: GOES e METEOSAT

- Satélites de Aplicação HibridaEx: NOAA

- Satélite de Recursos NaturaisEx: LANDSAT, SPOT, CBERS, JERS, ERS,

RADARSAT, IKONOS e MODIS

SISTEMAS ORBITAIS


Satélites Meteorológicos: orbitas geoestacionárias, localizados em orbitas altas (36.000 Km acima da Terra), no plano do Equador, deslocando-se com a mesma velocidade angular e direção do movimento de rotação da Terra. Devido a isso seus sensores coletam dados constantemente de uma mesma área da superfície terrestre.

Satélites de Aplicação Híbrida: trabalham com aplicações metorológicas, oceanográficas e terrestres. Possuem órbitas polares, síncronos com o Sol, ou seja, sua velocidade de deslocamento perpendicularmente ao plano do Equador é tal que sua posição angular com relação ao Sol é constante ao longo do ano, posibilitando passar pela mesma região sempre no mesmo horário. O mais importante é o NOAA (National Oceanic and Atmosferic Administrarion) projetado para adquirir informações meteorológicas. Ele permite a aquisição de uma imagens a cada 6 horas. É usado pelo IBAMA, para localização de focos de calor diáriamente em todo territorio nacional.

Satélites de Recursos Naturais: devido à órbita quase polar, recobrem grande parte da totalidade da Terra.

SISTEMAS ORBITAIS


SPOT (Système Probatoire d’Observation de la Terre) – FrançaCaracterísticas: Altitude – 832 Km, Resolução temporal – 26 diasResoluções Espaciais – Pancromático 10m e Multiespectral 20mÁrea coberta por cada imagem – 60 por 60 km.Sensor: HRVIR

CBERS (Chinese Brazilian Earth Resources Satellite) – Brasil/ChinaCaracterísticas: Altitude – 778 Km, Resolução temporal – 26 diasResoluções Espaciais – um sensor com 10m e outros com 90m e 260mÁrea coberta por cada imagem – 120 por 120 km.Sensor CCD, IR-MSS e WFI. (Imagens disponiveis gratuitamente pelo INPE)

JERS (Japanese Earth Resources Satellite) – JapãoCaracterísticas: Resolução temporal – 44 diasResoluções Espaciais – 18 metros Área coberta por cada imagem – 75 por 75 km.Sensor: SAR e OPS

SISTEMAS ORBITAIS – CARACTERÍSTICAS


ERS (European Remote Sensing Satellite) – Comunidade EuropéiaCaracterísticas: Resolução temporal – 32 diasResoluções Espaciais – 30mÁrea coberta por cada imagem – 75 por 75 km.Sensor: AMI - SAR

RADARSAT – CanadáCaracterísticas: Resolução temporal – 24 diasResoluções Espaciais – de 30 a 100mÁrea coberta por cada imagem – 100 por 100 km à 500 por 500 KmSensor: vários

IKONOS (palavra grega que significa imagem) – Estados UnidosCaracterísticas: Altitude – 681 Km, Resolução temporal – 3 dias Pan e 1,5 multiespectralResoluções Espaciais – Pancromática 1m e Multiespectral 4m Área coberta por cada imagem – 13 por 13 km



SENSOR MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) – Estados UnidosCaracterísticas: Lançado em dezembro de 1999 abordo da plataforma EOS Terra (orbita polar). Altitude – 705 KmResolução temporal – Diária, 8 e 16 diasResoluções espaciais: 250m (2 bandas); 500m (5 bandas) e 1000m (29 bandas) em nadir.Dados georeferenciados e correção atmosférica. Imagens disponiveis gratuitamente.

1km

500m

250m

Programa EOSPlataforma TERRA &

AQUA



Landsat 7

Características :Altitude – 705 KmResolução temporal – 16 diasResoluções Espaciais – Bandas 1,2, 3, 4, 5 e 7 – 30 metros, banda 6 –60 metros e banda 8 – 15 metros.Área coberta por cada imagem – 185Por 185 km.Sensor ETM+

LANDSAT


15

30

60

30

30

30

30

30

Resolução (m)

AplicaçõesFaixa Espectral Banda

cartografia básica, imagem sintética, melhoria da geometria.0,52-0,90 (PAN)8

mapeamento de estresse térmico em plantas correntes marinhas propriedades termal do solo outros mapeamentos térmicos.

2,09-2,35 (infraverm. médio)7

identificação de minerais mapeamento hidrotermal10,40-12,50 (infraverm. termal)6

uso do solo medidas de umidade de vegetação diferenciação entre nuvem e neve agricultura vegetação

1,55-1,75 (infraverm.médio)5

delineamento de corpos d'água mapeamento geomorfológico, mapeamento geológico áreas de queimadas áreas úmidas, agricultura e vegetação.

0,78-0,90 (infraverm.próximo)4

absorção da clorofila, diferenciação de espécies vegetais áreas urbanas, uso do solo, agricultura, qualidade d'água0,63-0,69 (vermelho)3

mapeamento de vegetação qualidade d'água.0,53-0,61 (verde)2

mapeamento de águas costeiras diferenciação entre solo e vegetação diferenciação entre vegetação conífera e decídua0,45-0,52 (azul)1

LANDSAT 7 ETM+ – APLICAÇÕES


Banda 1 (azul)

Apresenta grande penetração em corpos d'água, sendo particularmente interessante para estudos batimétricos. Permite detalhar a turbidez da água e o traçado de correntes em corpos d'águas costeiras. Apresenta sensibilidade a plumas de fumaça oriundas de queimadas ou atividade industrial.

Fonte : INPE - DPI

LANDSAT – BANDAS


Banda 2 (verde)

Apresenta grande sensibilidade à presença de sedimentos em suspensão na água, sendo utilizada para estudos de qualidade d'água. Tem boa penetração em corpos d'água. Boa para mapeamento de vegetação e áreas onde ocorrem atividades antrópicas.

LANDSAT – BANDAS

Fonte : INPE - DPI


Banda 3 (vermelho)

Apresenta bom contraste entre áreas cobertas com vegetação e solo exposto, bem como discrimina diversos tipos de vegetação. É a banda mais utilizada para a delimitação das "manchas" urbanas e traçado do sistema viário. É adequada também para mapeamentos de uso do solo, agricultura e estudos de qualidade d'água.

LANDSAT – BANDAS

Fonte : INPE - DPI


Banda 4 (infravermelho próximo)

Apresenta bom contraste entre solo e corpos d'água, permite o mapeamento de rios de grande porte, lagos, lagoas, reservatórios e áreas úmidas. Sensível à morfologia do terreno, sendo utilizada para geologia egeomorfologia. Serve para mapear a vegetação que foi queimada e permite a visualização de áreas ocupadas por macrófitas aquáticas. Sensível à absorção da radiação eletromagnética pelos óxidos de ferro e titânio, comuns nos solos tropicais muito intemperizados.

Fonte : INPE - DPI

LANDSAT – BANDAS


Banda 5 (infravermelho médio)

Permite observar o teor de umidade nas plantas e detectar possíveis estresses na vegetação causados por falta de água. Utilizada também para obter informações sobre a umidade do solo, no entanto, pode sofrerpertubações se ocorrerem chuvas um pouco antes da cena serimageada pelo satélite.

Fonte : INPE - DPI

LANDSAT – BANDAS


Banda 6 (infravermelho termal)

Pode ser utilizada para mapeamento de estresse térmico em plantas, estudos de propriedade termal dos solos, mapeamento da temperatura de superfície de águas oceânicassuperficiais, informações importantes para pesca e clima. Pode ser utilizada para estudos de ilhas urbanas de calor.

Fonte : INPE - DPI

LANDSAT – BANDAS


Banda 7 (infravermelho médio)

Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, servindo para estudos nas áreas de geologia, solos egeomorfologia. Utilizada também para identificação de minerais e detecção de umidade no solo e na vegetação.

Fonte : INPE - DPI

LANDSAT – BANDAS

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