fundamentos do sr

Objetivo do CursoQue os alunos da rea ambiental compreendam a teoria bsica de Sensoriamento Remoto (SR) para garantir a correta aplicao do SR na Anlise Ambiental. Conhecimento que permita diagnstico de situaes, qualificao com mtodos quantitativos, analise de sries temporais.

Estrutura do Curso1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto 2. Processamento Digital de Imagens 3. Aplicaes em Sensoriamento Remoto 4. Aplicaes com RADAR 5. Atividade Prtica

1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais

Definio de Sensoriamento Remoto"Cincia de observao distnciaBarret & Curtis, 1992

"Medida distncia da assinatura espectral da superfcie da Terra e da atmosfera.Mather, 1987

SR o uso de sensores de radiao eletromagntica para registrar imagens do meio fsico que possam ser interpretadas de modo a gerar informaes teis.Curran, 1995

" a arte e a cincia de estudar a matria sem ter contato fsico com a mesma baseando-se somente da interao da radiao eletromagntica com a matria.Lillesand & Kieffer, 1994

Fotogrametria e SR so a arte, a cincia e a tecnologia de obteno de informao confivel sobre objetos fsicos e o ambiente, atravs do processo de gravao, mensurao e interpretao de imagens e informao digital de padres de energia derivados de sistemas sensores sem contato com o objeto.Colwell - ASPRS (1997)

Relao com outras reas das cincias da informao geogrficaCincias Fsicas Matemtica e Lgica de Programao

Levantamento

Sistema de Informao Geogrfica

Sensoriamento Remoto Cincias Sociais

Cincias Biolgicas

Cartografia

O que podemos observar com uso do Sensoriamento RemotoVariveis Bio-fsicas passiveis de obter informao:

Localizao x, y, z (imagens ortorretificadas) Modelo Numrico do Terreno e Batimetria Vegetao (pigmentos, estrutura, biomassa, ndice de rea foliar, radiao fotossinteticamente ativa, evapotranspirao, estresse) Solos e rochas (umidade, composio, taxonomia, alterao hidrotermal) gua (cor, hidrologia de superfcie, minerais em suspenso, clorofila, matria orgnica) Ar (poluio atmosfrica, temperatura, umidade, CO2) Entre outros ....

Informao e resoluo espacialCela ou pixel a unidade na imagem que corresponde a uma determinada rea no terreno Imagens Digitais so matrizes de valores123 63 47 45 21 185 75 255 5

Resoluo radiomtrica dada pela capacidade de armazenar valores 0-1 = 1bit 0-255 = 8bits

1m x 1m

4m x 4m

10m x 10m

30m x 30m

Informao e resoluo espectralFaixas ou Canais EspectraisCCD-1 CCD-2 CCD-3 CCD-463 3 45 10 27 64 1 4 34 15 52 46 6 72

53 44

a z u l

v e r d e

v e r m e Infravermelho l h o

133 12 123 54 34 0 11 44

23 1

6 76

252 2 53 0

6

62

3 71 2 3

56 62 42 10

233 4 4 45 211 34

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Comprimento de onda (m)

1 3 67 99

212

3

44

4 111 21 69 5 2 3 7 33

Cada faixa espectral tem um sensor...

... que gera matrizes de pontos com valores de brilho energia ...

... Atribuindo nveis de intensidade para cada ponto da matriz temos imagens.

Informao e resoluo temporalMonitorar Eventos ao Longo do TempoImageamento diurno/noturno Tempo de revisita do satlite

Constelao de satlites

Faixa de imageamento Swath

Informao e resoluo radiomtricaEntender para 7 16 32 64 6 poder 5 2 decodificar a 4 MATRIX(Z) e 3 1 visualizar as 2 1 imagens 0 0 0 0 0 0 1 bit = 2 valores 2 bits = 4 valores 3 bits = 8 valores 4 bits = 16 valores 5 bits = 32 valores 6 bits = 64 valores1 3

Quantizao em imagens de satlite7 bits = 128 bits IRS-LISS 8 bits = 256 bits CBERS, LANDSAT 10 bits = IRS-AWiFS 11bits = 2048 bits - IKONOS 16 bits = 65536 bits - ALOS 8 bits = 1byte na memoria

64 bit = como esto codificados ???0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101 0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101 0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101

1bit = 8 linhas x 8 colunas 4bit = 4 linhas x 4 colunas 8bit = 2 linhas x 2 colunas

Informao de polarizaoPolarizada No Polarizada

Filtro Horizontal

Filtro Vertical

Detalhe da reflexo da luz do sol na gua

Linear

Circular

Elptica

Informao angularConceito de que a variao no ngulo (azimute e nadir) da fonte e do observador causam variaes na interao energia matria Lambertiana perfeita

Lambertiana imperfeita

Anisotropia Caracterstica dos alvos em Funo da Distribuio da Reflectncia Bidirecional (BRDF).

Especular perfeita

Anlise dos dados de sensoriamento remotoProcessamento analgico Interpretao Visual

profundidade tridimensional

Tom e Cor Forma Tamanh o Textur a

Sombr a

Anlise dos dados de sensoriamento remotoProcessamento digital das imagens de satlite informao numrica do pixel da imagem usada para definir classes de alvos Rio Vegetao ripria

Rocha


Princpios da Radiao EletromagnticaEnergia (J), Frequncia (f) ou Comprimento de onda()Propriedades fsicas da matria: Compreenso da interao entre energia e matria. Fonte de Energia Alvo (objeto) Sensor Fontes da Radiao Eletromagntica

Curtas Longa

As faixas espectrais:

Interaes Energia MatriaIrradincia e Exitncia Alta Energia ondas de comprimento curto

Fluxo radiante

Irradincia

rea

Fluxo radiante

Exitncia Baixa Energia ondas de comprimento longo

rea

Interaes Energia MatriaReflectncia, Absorbncia, Transmitncia Reflectida Absorbncia TransmitidaIncidente = Refletido + Absorvido + Transmitido

Cada material (organizado em molculas e tomos) tem uma relao diferente entre R, A e T.

Telha de vidro

Telha preta

Telha de alumnio

Interaes Energia MatriaFluxo Radiante e Radincia Radincia a medida radiomtrica mais precisa em sensoriamento remoto a intensidade do fluxo radiante de uma determinada rea

Fluxo

rea

0 Medida de intensidade de brilho em um pixel pode ser convertida para radincia (potncia por rea por ngulo slido) 255

Interaes Energia MatriaInteraes com atmosfera


Sistemas Imageadores e sensoresSistemas SensoresPassivo - utiliza a radiao proveniente do Sol Ativo - que possui sua prpria fonte de radiao eletromagntica emite e recebe a radiao Remotamente Sensoriados: Passivo e Analgico (cmera fotogrfica e videografia) Passivo digital (Cmera, varredura multispectral, sensor de disposio linear e em rea, espectroradimetro) Ativo (RADAR - microondas, LIDAR - Laser e Sonar) Dados auxiliares: campo laboratrio

Plataforma de aquisio de dados

Sistemas Imageadores e sensoresAEROTRASPORTADOAeronave Embraer R-99 IR

MSS

RADAR

Sistemas Imageadores e sensoresTransmisso de dados

ORBITAL

RADAR

OPTICO

PALSAR - Polarizao

Multi-espectral

Stereo Triplete Pancromtico


Sistemas de imageamentoptico

Caractersticas das faixas espectraisPrincipais faixas do pticoP a n c r o m t i c o Azul Maior penetrao em gua (menor frequncia maior energia) uso em estudos da gua; apresenta alto espalhamento na atmosfera muito empregada em modelos de correo atmosfrica. Pico no visvel entre as faixa de absoro por pigmentos fotossintetizantes do vermelho e do azul, responde a vegetao sadia. Faixa de absoro por clorofila, utilizada em estudos da atividade da vegetao. Tambm utilizada para estudo do solo e rochas (tem menor atenuao atmosfrica entre as faixas do visvel).

Verde Vermelho

Infravermelho Sensvel a estrutura das folhas e suas camadas camadas (caractersticas prximo de transmisso e reflexo), muito empregadas para estudar a estrutura da vegetao. Infravermelho Faixa que sofre altamente absorvida pela gua, sensvel a quantidade de mdio gua na vegetao. Empregada estudos do vigor da vegetao. Tambm utilizada para delimitar corpos de gua. Termal Mede a energia radiante no infravermelho, a temperatura aparente uma funo da emissividade da superfcie. Empregada em analises da atividade geotermal, investigaes geolgicas, estresse da vegetao.

Infravermelho Faixa importante para discriminao de formaes geolgicas de rochas, distante identificao de alterao hidrotermal em rochas.

Sensoriamento Remoto Multi-espectralMulti-espetralidade para identificar alvos

Assinatura Espectral dos Alvos

Quanto maior a resoluo espectral maior a possibilidade de evitar ambiguidades

Sistemas de imageamentoTermalIOS do SIPAM Carvoarias Ilegais Plumas de gua quente Usina Nuclear de Angra dos Reis

Ilhas de calor urbano em Belo Horizonte

Queimada em Cuiab Visvel (Fumaa) Termal

Sistemas de imageamentoRADARLocalizao de Aeronaves e Precipitao

Vazamento de leo Rio de Janeiro

Desmatamento em Rondnia

Sistemas de imageamentoLIDARposio X, Y, Z a partir de ngulos azimutal e nadir e distncia. Monitoramento de Deformaes em Construes

Monitoramento de encostas

Estrutura e Biomassa da Vegetao

Sistemas de imageamentoSonarProximidade de objetos (submarino) Mapeamento de Recifes de Coral Batimetria de fundo ocenico

Dois navios no fundo do mar


Plataformas OrbitaisCBERS 1-2

Faixas 1 2 3 4 5 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km)

CCD 0,45-0,52 0,52-0,59 0,63-0,69 0,77-0,89 0,51-0,73 20 26 113

IRMSS 0,50-1,10 1,55-1,75 2,08-2,35 10,40-12,50 80 26 120

WFI 0,61-0,69 0,76-0,90 260 3-5 890

PAN 0,50-0,80 2,7 130 27

Plataformas OrbitaisLandsat - TMFaixas 1 2 TM 0,45-0,52 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,90 1,55-1,75 2,08-2,35 20 16 185.2 Termal 10,40-12,50 60 16 185.2

8 bits3 4 5 6 7 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km)

Plataformas OrbitaisResourcesat-1Todos = 7 bits AwiFS = 10bitsFaixas 2 3 4 5 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) LISS-3 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 1,55-1,70 23,5 24 142 LISS-4 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 5,8 5 (visada lateral) 23,5 AWiFS 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 1,55-1,70 260 5 (visada lateral) 737 Mono L4 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 70 5 70

Plataformas OrbitaisEOS-1 (Terra)Faixas 1 2 3 4 5 6 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) ASTERVNIR 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,86 15 24 142

8 bitsASTER-SWIR 1,6-1,7 2,145-2,185 2,185-2,225 2,235-2,285 2,295-2,365 2,360-2,430 30 5 (visada lateral) 23,5

12 bitsASTER-TIR 8,125-8,475 8,475-8,825 8,925-8,275 10,25-10,95 10,95-11,65 60 5 (visada lateral) 737

Plataformas OrbitaisEOS-1 (Terra)12 bitsFaixa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Comprimento de Onda (mm) 0,620 0,670 0,841 0,876 0,459 0,479 0,545 0,565 0,1230 0,1250 0,1628 0,1652 0,2105 0,2155 0,405 0,420 0,438 0,448 0,483 0,493 0,526 0,536 0,546 0,556 0,662 0,672 0,673 0,683 0,743 0,753 0,862 0,877 0,890 0,920 0,931 0,941 Resoluo Espacial (m) 250 250 500 500 500 500 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Faixa 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Comprimento de Onda (mm) 0,915 0,965 3,660 - 3,840 3,929 - 3,989 3,929 - 3,989 4,020 - 4,080 4,433 - 4,498 4,482 - 4,549 1,360 - 1,390 6,535 - 6,895 7,175 - 7,475 8,400 - 8,700 9,580 - 9,880 10,780 - 11,280 11,770 - 12,270 13,185 - 13,485 13,485 - 13,785 13,785 - 14,085 14,085 - 14,385 Resoluo Espacial (m) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

Plataformas OrbitaisALOS - Daichi

8 bitsFaixas 1 2 3 4 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) AVNIR 0,42-0,50 0,52-0,60 0,61-0,69 0,76-0,89 10 43 70 PRISM 1,6-1,7 2,145-2,185 2,185-2,225 2,235-2,285 2.5 43 35

5 bits 16 bitsPALSAR 8,125-8,475 8,475-8,825 8,925-8,275 10,25-10,95 6-10 5-43 70-300

Plataformas OrbitaisVrios outros satlites em operao, j inoperantes, e outros em planejamento (uma amostra).SPOT (2,5-1150m Multi-espectral) RADARSAT 1 e 2 - SAR

GeoEye (0,41m Pan, 1,64 Multi-espectral) - HiRes QuickBird (0,5 metros Multi-espectral) - HiRes

ERS 1 e 2 (Banda C, 30m) - SAR AQUA (irmo do Terra) NOAA (Meteorolgico) GOES (Meteorolgico) METEOSAT (Meteorolgico) SAC-C (175m Multi-espectral) EROS (0.7 m de resoluo Pan) - HiRes Cartosat (1 m de resoluo Pan) - HiRes

Ikonos 1 e 2 (1m Pan, 4m Multi-espectral) - HiRes 5 RapidEye (6.5m Multi-espectral, 1dia) - AGRICUL DMC (4 m Pan, 31m Multi-espectral) - PRODES EO-1 (30m, ALI 10 e Hyperion com 220 Faixas) TerraSAR (1 a 18m, Banda X, quad pol) - SAR ENVISAT(Banda C, 30m, Optico 300m) - SAR JERS (precessor do ALOS, HH, 12,5) - SAR Landsat-MSS

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