Sistemas de Detecção Remota

satélites e sensores

Classificação dos satélites

• Quanto à orbita:– Geossíncronos ou geoestacionários: observam

sempre a mesma região do globo. A altitude da orbita é da ordem dos 36000 Km para que o período da orbita seja de 24 h. Exemplos: satélites de observação meteorológica METEOSAT, GEOS.

– Heliossíncronos, com orbita quase polar: para cobrir toda a superficie terrestre, e assegurar as mesmas condições de iluminação para a mesma zona. Exemplos: satélites de observação da terra como Landsat, SPOT, NOAA, ...

Área observadas por alguns

satélites geoestacionários

[Sokolik, 2002]

Orbitaheliossíncronaquase polar

[Sokolik, 2002]

Ilustração da noção de largura de imagem

[FF04]

Sobreposição das faixas de terreno observadas pelo satélite

Classificação dos sensores

• Quanto ao tipo de arranjo dos sensores e o modo de varrimento da superfície terrestre– De placa: grelha bidimensional de sensores (em

desuso)– De varrimento mecânico: o detector tem um espelho

oscilante de varrimento. Exemplo: sensores TM e ETM+ dos satélites Landsat

– Em matriz linear (CCD): com uma bateria de sensores em linha. Exemplos: sensor HRV dos satélites SPOT, sensores dos satélites IRS, IKONOS, QuickBird

Ilustração de um sensor de varrimento

[NASA,2002]

Ilustração de um sensor de matriz linear: o intervalo de tempo de aquisição da informação para cada elemento do terreno é superior

[NASA,2002]

Classificação dos sensores

• Quanto à resolução– Espacial: relativa à dimensão das parcelas no

terreno que podem ser discriminadas– Espectral: relativa aos intervalos de c.d.o. nos

quais a radiação é registada– Radiométrica: relativa aos níveis de sinal que

o sensor pode discriminar– Temporal: relativa ao intervalo de tempo entre

a aquisição de imagens do mesmo local com o mesmo ângulo de observação

Resolução espacial

É o diâmetro do círculo definido no terreno pelo campo de vista instantâneo do sensor, que depende da altitude da plataforma e do cone angular de visibilidade do sensor.

Observações:• Como o sensor está em movimento contínuo, a imagem não

é captada pixel a pixel;• A resolução espacial efectiva depende das características

radiométricas dos objectos. Um objecto de dimensão inferior à resolução espacial pode ser detectado se contrastar suficientemente com os objectos vizinhos mas um objecto de dimensão superior pode não ser detectado.

• Usualmente a resolução espacial é medida como o comprimento do lado de uma parcela de terreno que, no nadir, corresponde a um pixel na imagem de satélite.

Resolução espectral

• Distinguem-se dois tipos de imagens:– Pancromáticas: uma só banda (intervalo de

c.d.o.)– Multiespectrais: várias bandas em regiões

espectrais distintas

Resolução radiométrica

A resolução radiométrica é medida em bits. Se o sensor tiver a capacidade de distinguir N níveis radiométricos do sinal, então a resolução é o número inteiro imediatamente superior a log2(N).

A resolução radiométrica mais comum é de 8 bits (correspondendo a um máximo de 256 níveis radiométricos distintos) mas pode ir até 12 bits (MODIS). Para 8 bits, os níveis radiométricos são numerados de 0 a 255.

Resolução temporal

Para a definição standard de resolução temporal considera-se que as sucessivas aquisicões da imagem são realizadas com o mesmo ângulo de observação.

No entanto, alguns sensores podem obter imagens do mesmo local no terreno com ângulos distintos (o que permite a obtenção de imagens estereoscópicas). Designa-se por precisão temporal relativa o intervalo de tempo entre a aquisição de imagens do mesmo local.

Alguns programas e missões espaciais

• Programa Envisat (Agência espacial europeia)• Programa EOS (NASA, ...)

– Landsat 7, QuickScat, Terra (MODIS, ASTER, ...)• Programa IRS• Programa Landsat• Programa NOAA• Programa SPOT• Programa EOSAT/SpaceImaging (IKONOS)• Programa Quickbird (DigitalGlobe)• Programa OrbView

[Jen00]

Res. Espacial

vs

Res.

Espectral

Landsat

Sensor Res. Temp

Resolução radiomét.

Operação

Landsat 1 MSS 18 dias 6 bits 1972-78

Landsat 2 MSS 18 6 1975-83

Landsat 3 MSS 18 6 1978-83

Landsat 4 MSS 16 8 1982-

Landsat 5 TM 16 8 1984-

Landsat 7 ETM+ 16 8 1999-

Imagens Landsat 5

Sensor TM (thematic Mapper).

[FF04]

Imagens Landsat 7

[FF04]

Bandas 1-5 e 7 Landsat TM

SPOT

• SPOT 1 (1986-90)• SPOT 2 (1990-)• SPOT 3 (1993-97)• SPOT 4 (1998-)• SPOT 5 (2002-)

• Resolução temporal: 26 dias (HRV, HRG) ou 1 dia (Vegetation)

• Resolução radiométrica: 8 bits (excepto SPOT 1 – PAN)

SPOT 4

[FF04]

Sensores HRVIR e Vegetation

SPOT 5Sensores HRG e HRS

Banda c.d.o. Res. Esp.

1 (verde) .5 -- .59 10

2 (verm.) .61 -- .68 10

3 (IV próx.) .79 -- .89 10

IV médio 1.58 – 1.75 20

PAN .51 --.73 2.5 e 5

Sensor Vegetation

[Jen00]

Alguns sensores com resolução espacial comparável a fotografia aérea