princípios físicos do sensoriamento remoto - ufsm.br · aula 1 professor waterloo pereira filho...
TRANSCRIPT
Princípios Físicos do Princípios Físicos do Sensoriamento Remoto Sensoriamento Remoto
Aula 1Professor Waterloo Pereira FilhoDocentes orientados: Daniela Barbieri
Felipe Correa
O que é Sensoriamento Remoto?O que é Sensoriamento Remoto?
Utilização conjunta de sensores, equipamentos paraprocessamento, equipamentos para transmissão de dados, coletados dados a bordo de aeronaves, espaçonaves ou outrasplataformas, com objetivo de estudar eventos, fenômenos eprocessos que ocorrem na superfície do planeta Terra a partir doregistro e da análise das interações entre a radiaçãoeletromagnética e as substâncias que o compõem em suas maisdiversas manifestações. (Novo, 2008)
É feita a distância, através da captação e do registro da energia refletida ou emitida
pela superfície.
Sensoriamento
Remoto
Obtenção de dados
Distante
PrincípiosPrincípios do do SensoriamentoSensoriamento RemotoRemoto
Em geral, o SR basea-se na coleta e na análise daradiação emitida pela FONTE DE ENERGIA ourefletida pela superfície terrestre;
Fontes de Energia em SR Fontes de Energia em SR
– Naturais:Luz do sol e o calor emitido pela superfície da terra
– Artificiais:Flash de uma máquina fotográfica, sinal produzido por um radar, etc.
Tipos de Sensores
SENSOR ATIVO
RADAR
SENSOR PASSIVO
ÓPTICO
Fonte: FLORENZANO, 2002.
Teoria ondulatória
Fonte: JENSEN, 2009.
Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético
No SR deve ter uma fonte de energiapara iluminar o objeto . A esta energia dá-se o nome de radiação eletromagnética.
A radiação se propaga em forma deondas eletromagnéticas com avelocidade da luz
O espectro eletromagnéticorepresenta a distribuição daradiação por regiões.
Radiação eletromagnética
Ene
rgia
aum
enta
Fonte: JENSEN, 2009.
Ene
rgia
aum
enta
Ene
rgia
dim
inui
Unidades de medidas padrões para comprimento de onda e freqüência
Fonte: JENSEN, 2009.
Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético
Fonte: NOVO, 2008.
Fonte: NOVO, 2008.
Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético
Fonte: Sociedade Brasileira de Física, 2011
Fontes de radiação eletromagnética
Fonte: NOVO, 2008.
Curvas de radiação de corpo negro para diversos objetos
Um corpo negro, teoricamente, absorve, reflete ou emite toda energia incidente
O deslocamento do comprimento de onda de emissão máxima de um corpo negro em direção aos comprimentos de ondas direção aos comprimentos de ondas menores é descrito pela Lei do deslocamento de Wien:
λm CT
Onde: λm= comprimento ou máxima emissãoC= 2,898 x 10³T = temperatura (K)
=
Fonte: JENSEN, 2009.
Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a Terra
Existem formas básicas de interação da radiação
solar que atinge a superfície terrestre:– Reflexão;– Absorção;– Transmissão;– Transmissão;– Emissão
Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a águae o solo refletem, absorvem e transmitem radiaçãoeletromagnética em diferentes proporções;
ReflexãoReflexão
A reflexão ocorre quando a radiação que incide sobre um objetoé refletida por ele.
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
AbsorçãoAbsorção
A absorção ocorre quando a radiação não é refletida, mas simabsorvida ou, de alguma forma, transformada por ele.
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
TransmissãoTransmissão
A transmissão ocorre quando a radiação atravessa parcial ouinteiramente um objeto.
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
EmissãoEmissãoA emissão ocorre quando a radiação é originada no próprioobjeto. A ocorrência mais comum desta radiação é na forma decalor, mas microondas fracas também podem ser emitidas porobjetos da superfície terrestre.
E
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
EFEITOS ATMOSFÉRICOS NA PROPAGAÇÃO DA REM
ATENUAÇÃO = ABSORÇÃO + ESPALHAMENTO
ABSORÇÃO
a energia de um feixe de radiação eletromagnética é transformada em outras formas de energia. É uma atenuação transformada em outras formas de energia. É uma atenuação
seletivaobservada em vários constituintes,
tais como vapor d'água, ozônio, monóxido de carbono.
ESPALHAMENTO
a energia de um feixe de radiação eletromagnética sofre mudança de direção.
Ao interagir com a atmosfera, pelo processo de espalhamento, gerará um campo de luz difusa, que se propagará em todas as
direções.
Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a Terra
Reflectância
É definida como razão adimensional entre o fluxo radiante refletido poruma superfície e o fluxo radiante incidente nela (Jensen, 2009).
ρ Φrρ ΦrΦi
Onde:ρ = reflectânciaΦr = fluxo radiante refletidoΦi = fluxo radiante incidente
=
Fonte: JENSEN, 2009.
Irradiância e Exitância
Irradiância Eλ (W/m2) Exitância Mλ (W/m2)
Densidade do fluxo radiante para uma área em uma superfície terrestre. a) Irradiância é a medida da quantidade de energia incidente em uma superfície em Watts m-2. b) Exitância é a quantidade de energia que deixa uma superfície em Watts m-2deixa uma superfície em Watts m-2
Fonte: JENSEN, 2009
Radiância
Fonte: JENSEN, 2009.
Âgulo Sólido
Ω= A/r2[sr]
Transmitância
É definida como a razão adimensional entre o fluxo radiante transmitido por (através de) uma superfície e o fluxo radiante incidente nela.
ΦtOnde: ΦiƬ = transmitânciaΦt = fluxo radiante transmitidoΦi = fluxo radiante incidente
Ƭ=
Φi = fluxo radiante incidente
AbsortânciaRazão entre o fluxo absorvido e o fluxo incidente sobre a superfície
α ΦaOnde: Φiα = absortânciaΦa = fluxo radiante absorvidoΦi = fluxo radiante incidente
=
Síntese:
Fonte: NOVO, 2008.
Resolução na imagem digital Resolução na imagem digital -- pixelpixel
Resolução na imagem digitala – 1200 x 1200 pixelb – 200 x 200 pixel
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
ResoluçãoA resolução pode ser classificada em espacial, temporal, espectral e radiométrica.
ComponenteComponente ParâmetroParâmetroComponenteComponente ParâmetroParâmetro
EspacialEspacial Tamanho do PixelTamanho do Pixel
TemporalTemporal Freqüência de PassagemFreqüência de Passagem
EspectralEspectral Número de BandasNúmero de Bandas
RadiométricaRadiométrica Níveis de CinzaNíveis de Cinza
Resolução espacial: mede a menor separaçãoangular ou linear entre dois objetos. E é diferentepara cada sensor.para cada sensor.
Resolução espacial
Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011
Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011
Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011
Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011
Resolução temporal: é o intervalo de tempo que definea órbita do sensor (exemplo: 16 dias, 2 dias, etc.)
Resolução espectral: é uma medida da largura dasfaixas espectrais do sistema sensor.
- Por exemplo, um sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.45µmtem uma resolução espectral melhor do que o sensor que operana faixa de 0.4 a 0.5µm.na faixa de 0.4 a 0.5µm.
Resolução radiométrica: está associada à sensibilidadedo sistema sensor em distinguir dois níveis deintensidade do sinal de retorno.
- Por exemplo, uma resolução de 10 bits (1024 níveis digitais) émelhor que uma de 8 bits.
Resolução radiométrica
Resolução = 2 bits = 22
= 4 níveis de cinzaResolução = 8 bits = 28
= 256 níveis de cinza
Fonte: Roberto Lourenço-UNESP
ReferênciasFLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de Textos, 2002.
JENSEN, J. R. Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos naturais. São José dos Campos, SP: Parêntese, 2009.
NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. 3 ed. São Paulo:Blucher, 2008.
MENESES, P. R.; MADEIRA NETTO, J. da S. (Orgs.). Sensoriamento Remoto: Reflectânciados Alvos Naturais. Brasília: UnB; Planaltina: Embrapa Cerrados, 2001. p.203-222.dos Alvos Naturais. Brasília: UnB; Planaltina: Embrapa Cerrados, 2001. p.203-222.
MOREIRA, M. A. Fundamentos de sensoriamento remoto e metodologias de aplicação.3 ed. Viçosa: Ed. UFV, 2005.
Artigos e periódicos:
Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto
Remote Sensing of Environment
International Journal of Remote Sensing