SENSORIAMENTO REMOTO E GEOPROCESSAMENTOEngenharia Civil

SENSORIAMENTO REMOTO

I- O QUE SENSORIAMENTOREMOTO

II - CONCEITOS FOTOGRAMTRICOS

III- PRINCPIOS FSlCOS DO SR

IV - COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ELEMENTOS DA NATUREZA (Alvos)

V - PRINCIPAIS APLlCAES

VI- AQUISIO DOS DADOS

VII - PROCESSAMENTO DE IMAGENS DE SATLITE DIGITAIS

I - O QUE SENSORIAMENTO REMOTO

1 - Definio de Sensoriamento Remoto

O Sensoriamento Remoto pode ser definido como sendo a tecnologia que

permite a aquisio de informaes sobre objetos sem o contato fsico com eles (Novo,92). Este conceito muito amplo est relacionado com todos os mtodos que permitem coletar informaes sobre os objetos sem toca-Ias, como por exemplo um telescpio. No entanto no conceito moderno de SR, o mesmo formado por um conjunto complexo de tcnicas, organizadas em tomo da medida de energia da radiao eletromagntica refletida ou emitida pela superfcie da terra.

Assim, entende-se por Sensoriamento Remoto como todo o dispositivo capaz de

captar informaes de qualquer natureza fsica, distncia considervel, permitindo

identifica-Ia e/ou medi-Ia, por meio de sistemas que registram dados na forma analgica diretamente sobre material foto-sensvel ou na forma de sinais eltricos produzidos pela energia proveniente dos elementos da natureza, gravadas em meio magntico(Bochicchio, 94).

Para Novo, 92 o SR "envolve a utilizao de modernos sensores, equipamentos para processamento de dados, equipamentos para transmisso de dados, aeronaves, espaonaves etc., com o objetivo de estudar o ambiente terrestre atravs do registro e da anlise das interaes entre a radiao eletromagntica e as substncias componentes do planeta Terra em suas mais diversas manifestaes."

2 - Histrico do Sensoriamento RemotoA Sociedade Americana de Fotogrametria (ASP, 1975) divide a histria do SR

em dois perodos: de 1860 a 1960, perodo baseado no uso das fotografias areas; e de 1960 ao atual, caracterizado pela multiplicidade de sistemas sensores.

II- CONCEITOS FOTOGRAMTRICOS

1 - Fotogrametria

1.1 - Definio de Fotogrametria

Fotogrametria a cincia e tecnologia de obter informaes confiveis atravs

de processos de registro, interpretao e mensurao de imagens fotogrficas.

O maior campo de atuao da Fotogrametria est na elaborao de mapas

planimtricos e planialtimtricos, sendo utilizada tambm para mapear vrios temas

fotografados, tais como: drenagens, vegetao, uso do solo, estradas, reas urbanas,

feies geolgicas e geomorfolgicas.

1.2 - Histrico

-1839 - Arago = fotografia; 1851- Laussedat = 1a cmara fotogramtrica; 1860-

Primeiras fotografias areas= bales e pipas; 1867- Laussedat = fototeodolito; 1889-

Kope = 10 manual de fotogrametria; Desenvolvimento nas Grandes Guerras.

1.3- Princpio Fundamental da Fotogrametria

-Duas perspectivas do mesmo objeto, vistas de posies diferentes, apresentam

uma relao geomtrica (Figura 1).Figura 1:1.4 - Maiores Problemas da Fotogrametria Analgica-Preservao dos negativos;-Transferncia das informaes dos negativos para

os mapa sem completa preciso; -Sup. da Terra no lisa, plana e horizontal.;-Tranf.

da proj.cnica(foto)em ortogonal(mapa).

1.5 - Esquema de Operaes

-1- Plano de vo; 2-Execuo do vo; 3-Revelao do filme; 4-Apoio terrestre; 5-

Aerotriangulao; 6- Restituio; 7- Estereocompilao.

1.6 - Diviso da Fotogrametria

a - Fotogrametria area -

- Vertical:

- Oblqua: -Alta

- Baixa

b - Fotogrametria terrestre

2 - Fotografia

2.1 A LuzA interao da luz com a matria gera os seguintes fenmenos: absoro;

emisso; difuso; e reflexo de ftons. A sensao de cor determinada pelo

comprimento de onda que atinge a retina dos olhos. A faixa visvel do espectro

eletromagntico fica no intervalo de 0,4 a 0,7 micrmetros.2.2 - O Processo Fotogrfico

A imagem fotogrfica o principal instrumento da fotogrametria.O processo

Fotogrfico realizado a partir do uso de materiais sensveis luz, tais como o brometo de prata que apresenta um boa velocidade de reao. Quando este composto atingido pela luz ocorre uma reduo em bromo e prata, onde, dependendo da

intensidade e do tempo de exposio existir mais ou menos prata reduzida pelos

ftons.A prata em gros finos preta, sendo que onde o maior nmero de grnulos de

prata so reduzidos ocorrer uma aparncia mais preta. Esta a imagem negativa.A

reverso deste processo gera uma imagem positiva que pode ser criada em papel

fotogrfico(fotografia) ou em material transparente (diapositivo fotogrfico).2.3 - CmerasAs cmeras fotogramtricas(Figura 2) tm como objetivo a obteno de imagens

Fotogrficas com estabilidade geomtrica,onde ocorre um processo de calibrao coma determinao de parmetros geomtricos que participam do modelo matemtico que relacionadas dimenses dos objetos fotografados com sua imagem fotogrfica.

As cmeras fotogramtricas so compostas pelos seguintes elementos: Cone:contendo a objetiva,diafragma,obturador, suporte de filtros,esquadria de registros;e Magazine contendo o porta-filme, placa do plano focal, cmera de vcuo e o servomotor.

Figura 2

2.4 - Tomada das Fotografias

A obteno das fotografias areas requer um planejamento denominado Plano

de Vo, onde os seguintes elementos devem ser pr-estabelecidos: cmera; aeronave e sua autonomia de vo; altura e altitude de vo, de acordo com a escala; nmero de aerofotos em cada faixa de vo; quantidade e tipo de filme; tempo de exposio; abertura do diafragma; filtro; intervalo de tempo entre duas exposies; e elementos para a navegao. importante ressaltar que a altura e altitude de vo so fatores que influenciam diretamente na escala das fotos a partir da seguinte relao: S=f/h, sendo S= escala; f = distncia focal; e h = altura de vo. A escala um fator limitante da preciso desejada para o produto final, havendo uma relao entre ela e os fatores de ordem econmica porque quanto maior a escala menor dever ser a altura de vo e por conseqncia maiores os gastos.

Outro fator a ser considerado o intervalo de tempo entre duas exposies. Isto se d devido a necessidade de haver um recobrimento longitudinal de 60% entre uma exposio e outra (o que proporciona a estereoscopia), sendo necessrio o clculo da relao entre a velocidade da aeronave, a altura de vo.2.5- Elementos das Fotografias AreasCentro ou ponto principal ;Deslocamentos radiais;

Marcas fiduciais = localizar o centro;

2.6- Fotogrametria DigitalA fotogrametria digital surgiu nos anos 80, tendo como grande inovao a utilizao de imagens digitais como fonte primria de dados. A imagem digital pode ser adquirida diretamente de uma cmara digital, ou mesmo atravs da digitalizao matricial de uma imagem analgica, submetendo-a a um scanner. Nos anos 90, esse ramo da fotogrametria realmente pde ser usado de maneira extensiva, graas ao desenvolvimento de computadores com capacidade suficiente para o processamento interativo de imagens digitais, gerando elevados volumes de dados. O restante do processamento se d de maneira semelhante fotogrametria analtica, sendo possvel, hoje em dia, a elaborao de produtos digitais (alm das cartas digitais) que necessitam de processamento computacional extremamente elaborado, como as ortoimagens ou imagens ortorretificadas (imagens em perspectiva ortogonal) e os mosaicos digitais, que consistem na juno de vrias imagens. Esses mosaicos so considerados no-controlados, se no houver tratamento sobre as imagens, ou controlados, caso as imagens j houverem sido ortorretificadas. Os aparelhos atualmente empregados tambm mudaram, sendo chamados de estaes fotogramtricas digitais (ou seja, estaes de trabalho inteiramente voltadas para a fotogrametria). Computadores comuns tambm podem ser aproveitados para esse fim, sendo chamados de computadores repotencializados por receberem hardware e software especficos.

Figura 3

3 - Estereoscopia

Estereoscopia a cincia e a arte que permite ver em terceira dimenso; um

fenmeno natural onde duas imagens da mesma cena obtida a partir de pontos de visada diferentes permitem a gerao da noo de profundidade pelo crebro, visualizao tridimensional (Figura ) . Neste caso, cada fotografia vista com um olho;

Figura 4

-Viso monocular = fotografia simples;

-Viso binocular = noo de profundidade = diferena de ngulos.

-Fotografias areas = objetos mostrados de pontos diferentes geram ngulos

diferentes = noo de relevo;

-Estereopar =jogo de duasfotografias;

-Recobrimento horizontal (x) = 60% I Recobrimento lateral (y) = 30%;

A imagem estereoscpica obtida a partir do uso de um estereograma, ou seja,um par de fotografias orientadas (Figura 5), a partir da utilizao de estereoscpios: Estes, so equipamentos compostos por hastes e lentes, que permitem a visualizao de um mesmo ponto no plano focal por meio de um paralelismo de visada (eixo ptico), fato que permite a criao da noo de profundidade. Existem basicamente dois tipos de estereoscpios: estereoscpio de bolso;

e estereoscpio de espelhos (Figura 6).

Figura 5: Sequncia de fotos.

Figura 6: Estereoscpio de espelhos.

4 - Fototriangulao e RestituioComo o objetivo principal da fotogrametria a obteno de mapas planimtricos e planialtimtricos, os processos de fototriangulao e de restituio tomam-se operaes indispensveis.

Assim, a fototriangulaco a tcnica fotogramtrica utilizada na determinao de coordenadas de pontos num referencial especfico. Ou seja, tem como maior objetivo, fornecer coordenadas precisas para os pontos necessrios para a orientao absoluta de modelos fotogramtricos visando a restituio ou a elaborao de ortofotos. Utiliza-se de um sistema de coordenadas onde so determinados locais visveis nas fotografias, cujas coordenadas (latitude, longitude e altitude) sejam conhecidas a partir do uso de GPS de preciso geodsica e a aplicao de modelos matemticos.

A restituio (Figura 6) representa o processo que permite a reconstruo do terreno fotografado onde gerado um modelo ptico tridimensional (estereomodelo). A partir do conhecimento da posio de pontos no estereomodelo toma-se possvel representar feies do terreno num sistema de projeo cartogrfica, resultando uma carta ou mapa do terreno fotografado, onde o relevo representado pelas curvas de nvel (linhas que unem pontos de mesma altitude de um terreno).

Figura 6: Restituidor analgico.