Introduo ao Sensoriamento Remoto Prof Vincius Nogueira Fres

Introdução ao Sensoriamento Remoto Prof. Vinícius Nogueira Fróes Disciplina: Topografia – Engenharia Civil

O que é Sensoriamento Remoto? Sensoriamento remoto (SR) é a arte e a ciência de obter informações sobre um objeto sem estar em contato físico direto com o objeto. O SR pode ser usado para medir e monitorar importantes características biofísicas (biológicas e físicas) e atividades humana na Terra. Sensoriamento Obtenção de dados Remoto Distante

Breve Histórico Evolução dos sensores e satélites de Sensoriamento Remoto.

Principais Satélites de Observação da Terra EROS IKONOS Kompsat Quick. Bird Landsat-5 IRS Spot-4 CBERS ENVISAT Spot-5 EOS-AM-1/TERRA ORBVIEW-3 JERS-1

Fontes de Radiação Eletromagnética Ø A principal fonte de radiação é o Sol. No entanto, existem os sistemas de radares que possuem energia própria para imageamento dos alvos na superfície terrestre. Ø Sensoriamento Remoto está intimamente ligado à medida da Radiação Eletromagnética (REM) refletida ou emitida dos alvos da superfície terrestre, bem como ao tratamento e à disponibilização dessa informação numa forma passível de ser interpretada.

Violita Azul Verde Amarelo Laranja Pela equação E=h. c/ʎ a energia (E) é inversamente proporcional ao comprimento de onda (ʎ). Vermelho

Resposta Espectral dos Alvos

Coleta de Dados in situ e de Sensoriamento Remoto Nível orbital Nível Suborbital (aeronave) Medições In Situ (campo/laboratório) (satélite)

Sistemas Sensores Conceito Os sensores são as “máquinas fotográficas” dos satélites. Têm por finalidade captar a REM (Radiação Eletromagnética) proveniente da superfície terrestre, e gerar informações que possam ser transformada num produto passível de interpretação (imagens).

Sistemas Sensores

Coleta de Dados de Sensoriamento Remoto Os dados se sensoriamento remoto são coletados usando sistemas SENSORES PASSIVOS ou ATIVOS. Ø Sensores passivos ou ópticos: utilizam apenas a REM (Radiação Eletromagnético) natural refletida ou emitida a partir da superfície terrestre. A luz solar é a principal fonte de REM dos sensores passivos (TM, SPOT, ASTER, CBERS, IKONOS, etc. Ø Sensores ativos: estes sistemas utilizam REM artificial produzida por sensores ativos, tais como os micro-ondas (RADAR, LIDAR ou SONAR), cuja energia é gerada pelo próprio equipamento e depois registra a quantidade de fluxo radiante espalhado de volta em direção ao sistema sensor.

Coleta de Dados de Sensoriamento Remoto PASSIVO T 0 ATIVO T 1 SOL RAIOS SOLARES RADIAÇÃO Fases de aquisição de dados de sensores passivos e ativos

Sistemas Sensores Quando ao Tipo de Produto Imageadores: fornecem uma imagem da superfície observada como resultado. Ex. sistemas digitais e fotográficos.

Sistemas Sensores Quando ao Tipo de Produto Não-imageadores: não geram imagem da superfície observada. Ex. : Espectrorradiômetros (assinatura espectral) e radiômetros (saída em dígitos ou gráficos). Essenciais para aquisição de informações precisas sobre o comportamento espectral dos objetos. Fase de coleta dos dados Representação dos dados

SISTEMAS SENSORES Nível Suborbital: Aeronaves Entre os principais equipamentos sensores aerotransportados, existem as câmeras fotográficas, os imageadores (scanners) e os radares. SISTEMAS FOTOGRÁFICOS • É o sistema sensor mais Sistema de aerolevantamento e exemplos de fotografias aéreas antigo que existe; • A imagem é formada por um fluxo contínuo da radiação refletida pelo objeto (analógico) (Ex. : Câmara fotográfica aérea, sensor de microondas). • A energia reage com haletos de prata, o filme. No SR, os sistemas fotográficos mais utilizados são aqueles aerotransportados, como é o caso das câmeas métricas. Os produtos obtidos por estes sistemas são as fotografias aéreas, que podem ser pancromáticas (preto-e-brancas) ou coloridas (normal ou falsa-cor).

SISTEMAS SENSORES Nível Orbital O caminho seguido por um satélite é chamado de sua órbita. Satélites são projetados em órbitas específicas para atender às características e objetivo do(s) sensor(es) que eles levam. ÓRBITA HELIOSÍNCRONA POLAR (sunsynchronous) Satélites de Recursos Naturais ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA (geosíncrona) Satélites de Metereológicos

O que é uma Imagem ? Expressa, de forma quantitativa, a média da energia refletida ou emitida pelos alvos numa área da superfície da Terra, num dado intervalo de tempo, em determinados comprimentos de ondas do espectro eletromagnético. Imagens de satélite

Características das Imagens de Sensoriamento Remoto As imagens de satélites coletadas por sensores remotos possuem algumas características que as diferenciam de outras imagens digitais e que são essenciais para se entender os fundamentos do processamento digital. Entre essas características estão: 1. Estrutura 2. Resolução

Estrutura As estruturas das imagens de sensoriamento remoto são constituídas por um arranjo de elementos sob a forma de uma matriz, de dimensões “x” linhas por “y” colunas, com cada elemento possuindo um atributo z (nível de cinza). Colunas Características das Imagens PIXEL 25 5 Linha s O nome dado a cada cela da matriz é pixel, derivado do inglês "picture element". Deve ser ressaltado que o nível de cinza de um pixel (também conhecido em inglês por DN, de “digital number”) corresponde sempre à média da intensidade da energia refletida ou emitida pelos diferentes materiais presentes nesse pixel.

Colunas Estrutura da Imagem 30 m Linhas Pixel Z 30 m

Tipos de Resoluções Existem quatro resoluções que permitem diferenciar os produtos ou imagens geradas pelos diferentes sensores remotos a bordo de satélites, estas são: Resoluções Parâmetros ESPACIAL Tamanho do pixel ESPECTRAL Número de bandas TEMPORAL Freqüência de passagem RADIOMÉTRICA Níveis de cinza As resoluções dependem tanto das propriedades técnicas dos sensores quanto das características da órbita do satélite ou plataforma orbital, e são normalmente utilizadas para caracterizar uma imagem.

Resolução Espacial A resolução espacial é determinada pela capacidade do detector em distinguir objetos na superfície terrestre. Em geral, a resolução espacial de um detector é expressa em termos do seu campo instantâneo de visada ou IFOV ("instantaneous field of view"). O IFOV define a área do terreno focalizada a uma dada altitude pelo instrumento sensor. De uma forma simplificada, o IFOV representa o tamanho do pixel. A dimensão do pixel da imagem é denominada de resolução espacial. Quanto menor a dimensão do pixel, maior é a resolução espacial da imagem. Imagens de maior resolução espacial têm melhor poder de definição dos alvos terrestres.

Resolução Espacial

Resolução Espacial no S. R. Orbital 20 anos de evolução tecnológica

Sistema de alta resolução espacial

Sistema de alta resolução espacial Goiânia – Av. Independência e Marginal

Sistema de alta resolução espacial

Resolução Espectral Resolução espectral é o número e a dimensão (tamanho) de intervalos de comprimento de ondas específicos (chamados de bandos ou canais) no espectro eletromagnético aos quais um instrumento de sensoriamento remoto é sensível.

Resolução Espectral Quanto mais estreita for a banda espectral maior será a resolução espectral do sensor. Na Figura ao lado, o primeiro sistema sensor (cor vermelha) tem um grande número de bandas espectrais e uma grande sensibilidade espectral. O outro sistema sensor (azul), possui poucas bandas e uma menor sensibilidade espectral.

Comparação de Tecnologias Espectrais

Resolução Temporal A resolução temporal é o intervalo de tempo que o sistema demora em obter duas imagens consecutivas da mesma região sobre a Terra (exemplo: 16 dias, 2 dias, etc. ) • É função de características orbitais do satélite (altura, velocidade, inclinação) e ao ângulo total de abertura do sensor. • A resolução temporal é de grande interesse especialmente em estudos relacionados a mudanças na superfície terrestre e no seu monitoramento.

Resolução Radiométrica A resolução radiométrica é dada pelo número de níveis digitais, representando níveis de cinza, usados para expressar os dados coletados pelo sensor. Quanto maior o número de níveis, maior é a resolução radiométrica. Resolução = 2 bits = 22 = 4 níveis de cinza Resolução = 8 bits = 28 = 256 níveis de cinza

Resumo das resoluções

Alguns Sensores Atuais

LANDSAT-1 � O LANDSAT-1 foi o primeiro satélite destinado as estudo dos recursos naturais; � Este satélite carregava um sensor chamdo MSS – Multi Spectral Scanner; � O MSS possuía 4 bandas – uma na região do verde, vermelho e outras duas no infravermelho; � A resolução espacial era 80 x 80 m;

LANDSAT-4 & 5 � O LANDSAT-4 foi lançado em 1892; � Além do MSS ele carregava o TM – Thematic Mapper; � Por problemas com os componentes elétricos ele foi desativado; � Foi substituído pelo LANDSAT-5;

LANDSAT - 7 O TM possui 7 bandas espectrais; Inclui bandas do azul, verde, vermelho e infravermelho, Sendo uma no infravermelhopróxim, duas no infravermelho médio, e uma no infravermelho termal.

Landsat – Principais Aplicações • Acompanhamento do uso agrícola das terras; • Apoio ao monitoramento de áreas de preservação; • Atividades energético-mineradoras; • Cartografia e atualização de mapas; • Desmatamentos; • Detecção de invasões em áreas indígenas; • Dinâmica de urbanização; • Estimativas de fitomassa; • Monitoramento da cobertura vegetal; • Queimadas Secas e inundações ; • Sedimentos em suspensão nos rios e estuários.

Landsat – Exemplos

Landsat – Exemplos Região Metropolitana de São Paulo

SPOT � Foi lançado em 1986; � Possui 3 bandas: verde, vermelho e infravermelho próximo; � Resolução espacial 20 x 20 m; � Possui outro sensor que atua na região do visivel: banda pancromática, resolução 10 x 10 m;

SPOT, está atualmente comercializando dados de Modelos Numéricos de Terreno (MNT ou DEM) por km 2.

IKONOS Foi o primeiro satélite comercial a produzir imagens com resolução de 1 m; Foi lançado em 1999 e tornou-se operacional em 2000; O sensor a bordo possui 5 bandas: uma pancromática (4 m), 3 no vísivel e uma no infravermelho próximo; Sua resolução temporal é de 2 a 3 dias.

CBERS O satélite CBERS (China Brazil Earth Resources Satellite) é fruto da cooperação entre Brasil e China. Ele foi lançado em 1999, projetado para cobertura global contendo câmaras para observação óptica e um sistema de coleta de dados ambientais. Ele possui três tipos de sistemas sensores de coleta de dados de sensoriamento remoto para recursos naturais: o sensor CCD, o IRMSS e o WFI.

CBERS – Exemplos São Sebastião – Ilha Bela/SP Região de Ribeirão Preto/SP

CBERS – Exemplos