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FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA EM IMAGENS DE
SENSORES REMOTOS
Dr. Stélio Soares Tavares Jr. www.geografiadobem.blogspot.com
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Introdução
• Esta apostila consiste na apresentação e em explicações dos aspectos metodológicos
da fotointerpretação geológica em imagens de sensoriamento remoto do espectro
óptico e das microondas, desenvolvidos inicialmente para fotointerpretação geológica
de fotografias aéreas.
• Ressalta-se que a aplicação desta metodologia jamais deverá substituir os trabalhos de
campo, ou implicar em sua aplicação secundária, pois somente com os dados
levantados in loco, que se pode obter conclusões definitivas do significado geológico
das feições fotointerpretadas nas imagens.
• Aconselha-se o emprego desta metodologia com cautela, a fim de não se desvirtuar a
potencialidade desta ferramenta, a qual deve ser utilizada como meio auxiliar ao
mapeamento geológico ou a outros projetos de pesquisa geológica quaisquer.
• A eficiente aplicação desta metodologia deverá minimizar custos de projetos de
mapeamento geológico, porém seu conhecimento é essencial, pois apresenta limitações
como qualquer outra.
Introdução
• A evolução para novos sensores mais sofisticados, tanto orbitais, como aéreos
implicou na consideração de novas variáveis na fotointerpretação geológica:
• escolha do sistema sensor mais adequado;
• melhores bandas espectrais;
• azimute de iluminação; ângulo de elevação e de incidência;
• sazonalidade para umidade do solo, vigor da vegetação e cobertura de nuvens;
• decidir por análises mono ou estereoscópicas.
• Os métodos de fotointerpretação geológica podem ser divididos em dois Grupos:
Comparativos e de Análise Lógica.
• Os comparativos ou das chaves baseiam-se em padrões (as chaves) aplicados em:
• determinadas áreas;
• determinadas categorias (por ex. um tipo de litologia);
• uma associação ( categorias e/ou áreas);
• As chaves podem ser visuais (comparação de imagens de áreas diferentes) ou
descritivas (descrições para as mesmas feições geológicas de áreas diferentes).
Limitações que induzem subjetividades.
Introdução
• Os primeiros estudos utilizando análise lógica foram apresentado por Guy (1966). No
Brasil esta técnica foi apresentada por Rivereau (1970) na Escola de Minas em Ouro
Preto.
• Em 1976 Soares & Fiori organizaram um conjunto de conceitos para análise lógica
das imagens fotográficas, com procedimentos fotointerpretativos voltados às Ciências
da Terra, desenvolvidos de forma sistemática, codificada e lógica:
• Fotoleitura - identificação dos elementos da imagem com as feições de superfície.
• Fotoanálise – estuda as relações entre as feições da imagem.
• fotointerpretação – busca a descoberta e/ou avaliação do significado dos objetos e de
suas relações.
• Veneziani & Anjos (1982) adaptaram esses critérios para imagens multiespectrais de
baixa resolução espacial e sem o recurso da estereoscopia.
• Lima (1989, 1995) propôs um método de interpretação geológica em imagens de
RVL, que conjuga análise lógica e das chaves, denominado Sistemática das Chaves.
• Santos et al. (2000) estendeu a adaptação do método lógico para imagens SAR.
Elementos de Fotointerpretação
• Elemento de Textura – é a menor superfície contínua e homogênea distinguível e
passível de repetição na imagem fotográfica ( entender também na imagem
multiespectral e SAR).
• Textura Fotográfica – padrão de arranjo dos elementos texturais.
• A distinção e individualização destes elementos dependem da escala, resolução
espacial, parâmetros do sensor e do contraste entre os objetos e feições do terreno.
• Estrutura Fotográfica – é a lei que exprime o padrão de organização no espaço dos
elementos texturais. Pode ser uma disposição ordenada ou aleatória, segundo variados
padrões (retilíneos, curvilíneos, com formas geométricas ou não).
• Forma – exprime a disposição espacial dos elementos texturais com propriedades
comuns
Elementos de Fotointerpretação
• Tonalidades (níveis de cinza) – estão diretamente relacionados com a reflectância
dos materiais superficiais imageados, nas bandas do espectro óptico. No caso do
espectro das microondas estão relacionados com a intensidadde do sinal
retroespalhado.
• Sombras – nas imagens multiespectrais são resultantes da iluminação oblíqua pelo
sol na superfície do terreno, no instante da aquisição do registro. Nas imagens SAR
significam áreas não iluminadas.
Iluminação oblíqua proporciona o sombreamento, que dará idéia de da morfologia do terreno (relevo). (S)
região de sombra, (I) área iluminada, I e S são elementos texturais de relevo.
Elementos de Fotointerpretação
Quebras de relevo e rupturas de declive paralelas ao azimute solar
• Em função da resolução espacial em A a escarpa iluminada ultrapassa a outra
escarpa, que fica totalmente sombreada. Em B as ondulações (rupturas de relevo) são
reduzidas, os que a tornam imperceptíveis.
I
S
Elementos de Fotointerpretação
Segmentos de canais, localizados entre dois pontos, constituem os elementos texturais de drenagem.
• Elementos texturais de drenagem – são os menores segmentos de uma linha de
drenagem, homogêneos e com dimensões definidas.
• Vários dados geológicos-estruturais, geomorfológicos e pedológicos são obtidos a
partir da análise das formas da rede de drenagem. Por isso que a extração detalhada da
rede de drenagem é de vital importância como subsídio à fotointerpretação
Influência da Estrutura das feições e objetos da Paisagem na
Textura Fotográfica • A influência da estrutura espacial das feições e objetos da paisagem na textura
fotográfica é observada quando se dá um significado lógico para a análise das
propriedades texturais de drenagem e relevo, bem como dos tons de cinza para
imagens monocromáticas e da matiz nos produtos integrados.
• Veneziani e Anjos (1982) destacaram, além da análise das propriedades texturais de
relevo e drenagem, os fatores Morfogenéticos no auxílio à fotointerpretação geológica,
os quais são responsáveis pela elaboração das formas de relevo e da rede de drenagem.
• A modelagem dessas formas é função de agentes esculturais (externos) e da estrutura
do material rochoso (internos) sobre o qual eles atuam.
• Os externos – são em função do clima. Intemperismo, diversos tipos de erosão, até a
antrópica.
• Os internos - função da tectônica, não só a recente como as pretéritas, as quais foram
as responsáveis pela formação do arcabouço tectono-estrutural, sobre o qual atuam
tanto os agentes externos como os processos tectônicos mais recentes
Influência da Estrutura das feições e objetos da Paisagem na
Textura Fotográfica • Outros fatores que auxiliam à fotointerpretação geológica são destacados por
Veneziani e Anjos (1982): litológicos, deformacionais, antropogênicos e os
relacionados ao desenvolvimento da vegetação natural.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
• Como já foi discutido é crucial a análise das propriedades texturais da rede de
drenagem e do relevo para entender a influência da estrutura espacial das feições e
objetos da paisagem e buscar inferências geológicas-estruturais e geomorfológicas a
respeito dos materiais superficiais. Estas propriedades levam a definição de outras
cinco propriedades que caracterizam as formas do relevo e da rede de drenagem,
tornando possível delimitar as ditas zonas homólogas.
Zonas Homólogas – áreas delimitadas sobre as imagens com elementos texturais que
possuem propriedades qualitativas idênticas e mesma estrutura.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
PROPRIEDADES TEXTURAIS DA REDE DE DRENAGEM – essas juntamente
com as do relevo levam a definição das cinco propriedades que caracterizam as formas
do relevo e da rede de drenagem:
Densidade Textural - números de elementos texturais de drenagem por unidade de
área.
Zonas A e B com diferentes densidades de drenagem por unidade de área arbitrária.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Alinhamentos, Lineações e Curvaturas dos elementos texturais de drenagem –
lineações de drenagem são definidas por segmentos retilíneos e suas disposições em
linha reta, definindo alinhamentos, enquanto que curvaturas são segmentos curvilíneos
dos elementos texturais.
L: Lineações de drenagem; a: alinhamentos de drenagem
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Angularidade dos elementos texturais de drenagem – são os ângulos de
confluência dos elementos texturais de drenagem.
A confluência dos rios na zona A é mais acentuada, próxima de 90º.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Tropia – é a orientação dos elementos texturais de drenagem, segundo direções
preferenciais. Serve pra definir o grau de ordem da estruturação.
A – unidirecional; B – bidirecional; C – multidirecional ordenada e D - multidirecional
desordenada.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Assimetria – é caracterizada pela extensão e forma dos elementos texturais de
drenagem, no que diz respeito aos afluentes do canal principal.
A – fracamente assimétrica e B – fortemente assimétrica
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Uniformidade – é caracterizada pelo grau de persistência de uma , ou mais de uma
das propriedades anteriores e da constância das dimensões dos canais principais.
Nas zonas A ocorre uniformidade em função da densidade textural, tropia,
angularidade e lineações. Nas zonas B as propriedades não são persistentes e a largura
do canal principal não constante.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Abaixo destacam-se alguns dados que podem ser obtidos a partir da análise
dessas seis propriedades sobre as imagens de sensores remotos:
• Permeabilidade relativa em função da densidade textural;
• Grau de uniformidade do material, evidente que em função da uniformidade textural;
• Controle estrutural em função dos alinhamentos, lineações, angularidades texturais,
tropia e assimetria;
• Inferências sobre a natureza das rochas; e
• Inferências sobre o sentido de mergulho de feições planas, em função da assimetria
de drenagem.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
PROPRIEDADES TEXTURAIS DE RELEVO - essas juntamente com as da rede de
drenagem levam a definição das cinco propriedades que caracterizam as formas do
relevo e da rede de drenagem:
Densidade Textural de Relevo - é a razão entre o número de elementos texturais de
relevo por unidade de área, lembrando que esses elementos são definidos a partir dos
pares luz-sombra.
Alinhamentos e lineações dos elementos texturais de relevo – definidas pela
disposição retilínea a quase retilínea desses elementos. Os alinhamentos consistem na
forte estruturação ocasionada pela disposição paralela das lineações, formando faixas.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Quebras de Relevo - são definidas pela forte estruturação proporcionada pelos
alinhamentos de relevo e podem ser positivas ou negativas. Nas imagens aparecem
como um par luz-sombra alongado.
As quebras de relevo da
superfície aparecem nas
imagens de sensores remotos
como pares alongados luz-
sombra.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Assimetria de relevo - é função do ângulo de declividade entre zonas de relevo de
diferentes propriedades texturais, cujo vértice é uma quebra positiva, avaliada nas
imagens pela diferença entre as larguras das regiões sombreada e iluminada.
Quanto menor o ângulo entre o plano de
declividade estrutural e a linha do horizonte
maior assimetria. Quanto maior este ângulo
menor assimetria, e mais acentuado o
mergulho estrutural. A região iluminada é
bem maior que a sombreada, indicando forte
assimetria.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Abaixo destacam-se alguns dados que podem ser obtidos a partir da análise
dessas quatro propriedades sobre as imagens de sensores remotos:
• Expressão geomorfológica de unidades geológicas como função da forma e
topografia;
• Grau relativo da dissecação como função da densidade textural de relevo;
• Grau relativo da resistência à erosão como função da densidade textural de relevo;
• Existência de estruturas geológicas como função dos alinhamentos, lineações,
quebras e assimetria de relevo; e
• Inferências a respeito do sentido do mergulho das feições geológicas/
geomorfológicas planares como função da assimetria de relevo.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Após a análise das propriedades texturais dos elementos texturais (drenagem e
relevo) das imagens de sensores remotos é possível definir as propriedades que
caracterizam as formas de relevo e da rede de drenagem e o conceito de zonas
homólogas:
• Propriedade qualitativa dos elementos texturais – expressa a qualidade e classifica os
elementos texturais distinguindo em de drenagem, de relevo, de floresta, de cidade,
etc.;
• Densidade de textura – diz respeito a quantidade relativa de elementos texturais
distinguíveis na imagem;
• Estrutura - é qualitativa e diz respeito a organização dos elementos texturais no
espaço;
• Grau de estruturação – é quantitativa e está relacionada com o nível de
ordenação/organização/disposição dos elementos texturais. Quando os elementos
texturais se dispõe regularmente ordenado, a forma é fortemente ordenada; e
• Ordem de estruturação – é qualitativa e relaciona-se com a complexidade da
ordenação dos elementos texturais.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem PROPRIEDADES QUE CARACTERIZAM AS FORMAS DE RELEVO E DA
REDE DE DRENAGEM
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Zonas Homólogas – através da análise das propriedades que caracterizam as formas
de relevo e da rede de drenagem é possível delimitar nas imagens de sensores remotos
áreas referentes ás zonas homólogas, as quais possuem elementos texturais de
propriedades qualitativas idênticas e de mesma estrutura.
Os limites da zonas homólogas podem ser:
Definidos – quando coincidem com formas lineares estruturadas. Ex: contatos
geológicos.
Y é um alinhamento de drenagem, isto é uma forma linear estruturada.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Progressivos – há uma transição entre os elementos texturais de zonas adjacentes
Y é um limite progressivo de zonas de elementos texturais de relevo.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
Envoltórios– a passagem entre zonas distintas é difusa.
Y é um limite envoltório na passagem difusa.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
FLUXOGRAMA PARA ANÁLISE DAS FORMAS DA REDE DE DRENAGEM
OBTENÇÃO DE UM MAPA DETALHADO DA REDE DE
DRENAGEM
ANÁLISE DAS PROPRIEDADES TEXTURAIS DA REDE: DENSIDADE,
ALINHAMENTOS, LINEAÇÕES, ANGULARIDADE, TROPIA, ASSIMETRIA E
UNIFORMIDADE.
CARACTERIZAÇÃO DAS FORMAS SEGUNDO SUAS
PROPRIEDADES: DENSIDADE, ESTRUTURA, GRAU DE
ESTRUTURAÇÃO E ORDEM DE ESTRUTURAÇÃO.
DELIMITAÇÃO DE ZONAS
HOMÓLOGAS. TABELA DE DADOS OBTIDOS.
Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem
FLUXOGRAMA PARA ANÁLISE DAS FORMAS DE RELEVO
ANÁLISE DAS PROPRIEDADES
TEXTURAIS DE RELEVO: DENSIDADE,
ALINHAMENTOS, LINEAÇÕES,
QUEBRAS E ASSIMETRIA
CARACTERIZAÇÃO DAS FORMAS
SEGUNDO SUAS PRÓPRIEDADES:
DENSIDADE, ESTRUTURA, GRAU DE
ESTRTURAÇÃO E ORDEM DE
ESTRUTURAÇÃO.
DELIMITAÇÃO DE ZONAS
HOMÓLOGAS
TABELA DE DADOS OBTIDOS
Definição
das imagens
de SERE
Analise das
propriedades
texturais
do relevo
Mapa detalhado
da
rede de drenagem
Analise das
propriedades
Texturais
de drenagem
Caracterização
das
formas da rede
(propriedades
texturais
das formas
Caracterização
das
formas do relevo
(propriedades
texturais
das formas)
Dados
Obtidos
Dados
obtidos
Modelos
Foto-
interpretativos
Mapa
Fotogeológico
Inclusão
de
dados
Petrográficos
Delimitação
das zonas
homólogas
Delimitação
das zonas
homólogas
D
e
c
i
s
ã
o
Inclusão
de
dados
preexistentes
Mapa
Final
Diagrama de Fluxo para o Mapeamento Geológico utilizando
produtos de sensores remotos.