fonte de · energia radiante fluxo radiante ... os dados coletados são expressos em valores...
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Fonte de Fonte de radiaradiaççãoão
TrajetTrajetóóriaria
INTERAINTERAÇÇÃOÃO
PRODUTOSPRODUTOS
TRATAMENTO
SISTEMADE
COLETA
SISTEMA
Produto finalAÇÕES
OS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR a REM SÃO
GENERICAMENTE DENOMINADOS RADIÔMETROS
Radio = radiação Metro = medida
Grandezas Radiométricas para tratar a energia
Energia radiante
Fluxo radiante Intensidade radiante
Energia incidenteRadiância
Irradiância Energia refletida
Exitância
De acordo com o objetivo os radiômetros recebem
diferentes denominações
* Radiômetros * Espectrorradiômetros
* Fotômetros
* Espectrofotômetros
* Sensores mais usados para os radiômetrosOrbitais e suborbitais
* RADARES
CLASSIFICAÇÃO
Quanto a fonte de Radiação• Passivos
Grande maioria
• Ativos Sistemas radares
Quanto ao sistema operacional• Não-imageadores
• Imageadores
CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES
NÃO-IMAGEADORES
Os dados coletados são expressos em valores numéricos que
podem ser expressos em gráficos ou tabelas
Forma gráfica Dados tabulados (simulados)
Vegetação
água
Reflectância da vegetação
TM2 TM3 TM4 MSS1 MSS2Parc. TM1
1 0.055 0.104 0.121 0.369 0.096 0.122
2 0.050 0.095 0.102 0.385 0.088 0.103
0.039 0.075 0.082 0.299 0.069 0.0833
CLASSIFICAÇÃOImageadoresOs dados radiométricos coletados são expressos em forma de
imagens
Não-fotográficosSistema Fotográfico
Imagem
Foto aérea
Orbital
AeronaveCampo
• Níveis de Coleta de dados radiométricos
NÍVEL DE CAMPO
A maioria são equipamentos são não-imageadores e são utilizados
na pesquisa básica.
Vantagens:
• Pequena distancia alvo-radiômetros.
• As medidas são controladas
• É possível estabelecer restrições no alvo para estudar as relações
biofísicas e espectrais.
Desvantagem:
São equipamentos para pequenas áreas
* Não-imageadores Não forma imagem. Muito empregados em Sen. Remoto no solo.
LAI -1000
LAI - 2000
IAF
APARSpectron SE - 590
SIMA
uplink downlink
SCD/CBERS/NOAA – ARGOS
uplinkuplink
downlink
downlink
Internet
Internet
INPE
Usuários
SIMA instalado na Baía Guanabara
NÍVEL SUBORBITAL
• SISTEMAS FOTOGRÁFICOS
* O sistema sensor mais antigo que existe
COM EXCEÇÃO DO SISTEMA VISUAL
* A imagem é formada por um fluxo contínuo da radiação refletida pelo objeto (analógico)
* A energia reage com haletos de prata, o filme
• OUTROS VIDEOGRAFIAS
SENSORES Não-fotográficos
• FOTOGRAFICOS
â
Câmera Métrica
Sistema Fotográficos* * COMO É FORMADA A FOTOGRAFIA?
Paisagem
SISTEMA FOTOGRÁFICO
Elemento de resolução (haletos)
Filme
Foto da paisagem
Área vista pelo sistemafotográfico
Revelação
negativo
Sistema de quadroA imagem é formada por quadro
• IMAGEADORES
* TIPO DE FILMES
Sensível ao azulOrtocromáticos (400 a 600 nm)
Pancromáticos (350 a 900 nm)
Infravermelho Raio X aplicação medicina e pesquisa
Preto & Branco
Normal Coloridos
Falsa cor até 900 nm
Falsa CorColorido Normal
• IMAGEADORES
Área da Foto aérea L = 23 cm = 0,23 m = 0,23 x 10-3 km L
30%
Para uma escala de 1:20.000 1/20.000L
Faixa no solo = esc. x L
= 20 x 103 . 0,23 x 10-3 = 4,6 kmÁrea = 4,6 km x 4,6 km = 21.16 km2
Área útil = 21,16 x 0,4 = 8,5 km2
Imagem Landsat = 185 x 185 km 34.220 km2
= 4.027 fotos A = 34.220 km2
8,5 km2
• IMAGEADORES Mosaico Escala diferente (restituição)Problemas: Número excessivo de fotos (vários fotointérpretes)
• NÍVEL ORBITAL
Sensores
Imagens
Satélites
Satélites
ÓrbitaO caminho percorrido pelo satélite em torno da Terra
* * ÓÓrbitarbita
Caminho percorrido pelo satélite em torno daTerra ou de outro astro celeste.
Órb. baixaPolarEquatorial- ascendente- descendente
GeoestacionáriaCinturão de clarke
Arthus C. Clarke
Orbital
SENSORES
Sensores são dispositivos capazes de detectar e registrar a radiação eletromagnética, em determinada
faixas do espectro eletromagnético e gerar informações
que possam ser transformada num produto passível de
interpretação.
• Importância Sensores faixa ampla
• Visão sinóptica AVHRR, WFI, MODIS
Sensores faixa média Largura da faixa imageada60 a 180 km
TM, CCD,HRV, etc
Sensores de faixa estreita
Ikonos 11 km
QuickBird 16,5 km
TransversalFrontal
• Tipo de varredura
TransversalEletro-óptico-mecânico M = motor
D1 D2E1 = espelhos
E2 = espelho côncavo
E3 = espelho filtro Ondas curtas Ondas longas
D1 e D2 = detetores
CN1 e CN2 = corpos negros
Ex. ETM+TMMSS, AVHRR / NOAA
Imageadores
FRONTAL - VARREDURA AO LONGO DA LINHA
silício
detetores
IFOV 1 IFOV nLargura da faixa
Push-broom
EX.: HRV DO SPOT
6000 detetores cada unidade
CCD DO CBERS
WFI do CBERS
• São sensores que operam na faixa espectral de 400 a 1100 nm
* Os quatro domínios de resolução
- Resolução espectral
- Resolução espacial ou geométrica
- Resolução Radiométrica
- Resolução Temporal
RAZÕES DE ENTENDER ISSO
SENSORES Imageadores* Resolução Espectral
Refere-se a largura de faixa que opera o sensor ou um detetor de um sistema sensor.
Quanto mais estreita for a banda espectral maior seráa resolução espectral do sensor
A
B
Faixa espectral intervalo
TM1 450 – 520 70TM2 520 – 600 80TM3 630 – 690 60TM4 760 – 900 140TM5 1.550 – 1.750 200TM6 10.400– 12.500 2.100TM7 2.080 – 2.350 270
20
400 600 1600 2500
ImageadoresMultiespectral
40R
EFLE
CTÂ
NC
IA (%
)
800
Água
60Vegetação Solo
400 600 1600800
Permite obter dados dos alvos em diferentes regiões do Espectro eletromagnético
TM – LANDSAT-5Carater multiespectral
solovegetavegetaççãoão
600 700 1400
VegetaVegetaççãoãovegetavegetaççãoão
TM3
TM4TM5
água
1650 nm
Conceito de imagem Hiperespectral
• RESOLUÇÃO GEOMÉTRICA OU ESPACIAL
Refere-se a menor área imageada por um dado sensor.
No sensor: refere-se ao IFOV (campo de visada instantâneo)
Na imagem: refere-se ao PIXEL
Por quê ?
É muito importante no momento de indicar o tipo de
Imagem e de qual sensor, em função dos talhões de cultivo.
Resolução Espacial Refere-se a área mínima no terreno “vista” pelo sistema
sensor dentro do campo de visada instantânea (IFOV)
30 m diâmetro
IFOV
PIXEL
30 m
30 m
Reflectância médiadentro do IFOV
Energia refletida
Resolução Espacial ou geométrica
Imageadores* RESOLUÇÃO ESPACIAL- Exemplo hipotético
3 0 m
Valores da radiância30 m
Pixel na imagemIFOV
Radiância média
Imagem colorida
Zoom – mostrando o pixel
reflorestamento
Áreas agrícolas
ampliação
Imagem banda ETM+ 3
Imageadores• Visualização real
FOTO AÉREA 10 x 10 metros
30 x 30 metros
Landsat – 30 m
Campos do Jordão
IKONOS – 4m
Imagem IKONOS
Área rural próximo a Campina, SP
Área rural próximo a Campina, SP
Baixa resoluçãoEspacial
Média resolução Espacial
Alta resoluçãoEspacial
• MODIS - Terra e Água• TM – LANDSAT IKONOS
• CCD – CBERS QuickBird
Sensores passivos
• AVHRR - NOAA
• WFI - CBERS • HRV - SPOT• VEGETATION – SPOT
250 m a 1000 m 80 m a 2,5 m 4m a 76 cm
Imageadores
* Resolução Radiométrica
Refere-se a capacidade que um dado sensor tem para discriminar, numa área imageada, alvos que apresentam pequenas diferenças na
Intensidade de radiação refletida e/ou emitida, para certas regiões do
espectro eletromagnético.
Sensibilidade radiométricaSensores orbitais
Discretização dos dados
Como vai escrever essa informação
Imageadores* Exemplos:
Taxa de amostragem 9,598 µs
Gravado bits
Radiação refletida
Sinal elétrico
ex. MSS 6 bits
Nível de Cinza
2 n = 2 6 = 64 NC
Sensor TM 8 bits256 NC
AVHRR (NOAA) 10 bits1.020 NC
Ikonos 11 bits 2040 NC
Imageadores
4 bits (16 NC) 8 bits (256 NC)
Imageadores
1 bit 2 bits 4bits 8 bits
Imageadores* RESOLUÇÃO TEMPORAL
Está relacionado com o tempo gasto para o
sensor voltar a imagear uma determinada área.
- É função de características orbitais,
da plataforma e do IFOV.
Ex: SPOT 26 dias LNDSAT- 7 14 dias NOAA 9 dias
Goes 30 min.
COMPARAÇÃO ENTRE DATAS
16/08/2001_ 453 16/04/2002_ 453
COMPARAÇÃO ENTRE DATAS
16/08/2001_ 453 16/04/2002_ 453
BrotasBrotas
Ibaté
São CarlosSão Carlos
Ribeirão Bonito
PerPerííodoodo--11
Landsat7 ETM+ 543 17/08/2002Landsat7 ETM+ 543 17/08/2002
Brotas
Ibaté
São Carlos
Ribeirão Bonito
PerPerííodoodo--22
Landsat7 ETM+ 543 25/02/2003Landsat7 ETM+ 543 25/02/2003
Brotas
Ibaté
São Carlos
Ribeirão Bonito
PerPerííodoodo--33
Landsat7 ETM+ 543 30/04/2003Landsat7 ETM+ 543 30/04/2003
Landsat7 TM 543 15/10/2003Landsat7 TM 543 15/10/2003
Brotas
Ibaté
São CarlosSão Carlos
Ribeirão Bonito
Período-4
Imageadores* Sensores ATIVOS
Radar (RAdio Detection And Ranging)
Operam nas faixas espectrais de rádio e microondas
Posição 1
Sinal enviado(fluxo de energia)
Sinal recebido
Posição 2
Tempo de retorno
Intensidade do sinal
superfície
BANDA Comprimento de onda (cm)
FrequênciaMHZ
Utilização mais comum
Ka 0,75 – 1,10 40000 – 26500 Comunicações
K 1,10 – 1,67 26500 – 18000 Comunicações
Ku 1,67 – 2,40 18000 – 12500 Comunicações e RADARES de espaço aéreo
X 2,40 – 3,75 12500 – 8000 RADARES de espaço aéreo e Sensoriamento remoto
C 3,75 – 7,50 8000 – 4000 Sensoriamento remoto
S 7,50 – 15 4000 – 2000 Transponder de satélites de comunicações
L 15 – 30 2000 – 1000 Sensoriamento remoto; VLBI*; GPS**
P 30 – 100 1000 – 300 Sensoriamento remoto
SENSORES ATIVOS
* RADARSAT
(PROGRAMA CANADENCE)
* PROGRAMA ERS
(PROGRAMA DA COMUNIDADE EUROPÉIA)
* RADARSAT
• Desenvolvido: Canadian Space Agency• Opera na banda C em 5,3 GHz
• Resolução espacial : de 9 a 100 m
Faixa imageada: de 50 a 500 km
• Principais aplicações:Impacto das atividades humanas sobre o meio ambiente
Monitoramento de fenômenos naturais
Jazida de ferro
Serra dos Carajás
PROGRAMA ERS
PROGRAMA ERS
* Desenvolvimento: ESA ( Agência Espacial Européia)
- Número de satélites: dois ERS-1 e 2
Data de lançamento: ERS-1 : 17 de julho de 1991
ERS-2: ano de 1994Objetivos:
- Aumentar os conhecimentos das zonas costeiras e dos processos globais dos oceanos.
- Estabelecer, desenvolver e explorar as aplicações de S.R. nasáreas costeiras, oceanos e gelo.
*Sensores a bordo
- Sensores de microondas (banda C 5,3 GHz)
- Um altimetro Radar ( banda Ku – 13,7 GHz)Medir altura das ondasVelocidade dos ventos na superfície oceânicaParâmetros relativos ao gelo
- Radiômetro do tipo ATSR
Temperatura de superfície do marTemperatura do topo das nuvensCobertura de nuvem.
- Sensor de microondas para aplicações em geodésiaTopografia do solo
Altimetria da Terra
Topografia dos oceanos
+ 85 m a –105 m
colunas1. Conceito de imagem1. Conceito de imagem
X
Y pixelpixeln
*linhas: largura de faixa
* Coluna : direção do vôo
identificação (X, Y e Z)
exemplo
linhas
ZZ Intensidade de cinza
12
1 2 m
Z
Pixel
coluna linhaVariação na intensidade
da energia refletida
MatrizMatriz
Linhas Colunas
Faixa 2
Faixa 1
Faixa 1Faixa 2
Formação da imagem
Largura de faixa
• Possuem uma ampla área imageada
185 km18
5 km
Área: 35.000 km2
Imagem do TM do Landsat -5
XX
YY
ZZ
30 m30 m
30mpixelpixel
(intensidade de reflectância)
Z Pixel
30 m30 m
APRESENTAÇÃO• IMAGEM EM PAPEL
• DIGITAL
• Imagem em papel
Vantagens:- Não necessita de aplicativos - Pode ser usada por pessoas sem conhecimento de geoprocessamento- Pode ser manuseada em qualquer local
Desvantagens:
- Escala fixa- É formada por três bandas somente- Necessita espaço físico grande para armazenamento- Sofre deformações de manuseio
• Imagem digital
Vantagens:
- Fácil armazenamento
- São fornecidas as imagens de todas as bandas
- Permite trabalhar em diferentes escalas
Desvantagens:
- Exige conhecimento de geoprocessamento
- Exige investimento em equipamentos computacionais
- Permite gerar imagem de diferentes combinações de bandas