3.3 CONSIDERAÇÕES GENÉRICAS SOBRE O SENSORIAMENTO REMOTO 3.3.1 Introdução

O uso de imagens digitais oriundas de sensores remotos instalados em aeronaves (nível aéreo) e em satélites (nível orbital) tornou-se ferramenta imprescindível em estudos ambientais e são inúmeros os exemplos de sua aplicabilidade. Esse potencial decorre do fato que as imagens obtidas em várias bandas do espectro eletromagnético trazem em si uma verdade irrefutável: elas “congelam o momento” em uma determinada época do ano, gravam o que acontece em uma determinada região geográfica e, ao ser registrado os seus dados durante o imageamento, não existem critérios humanos que poderiam vir a mascarar o seu registro.

A utilização crescente das imagens de sensores remotos orbitais tem estimulado um crescente investimento na corrida espacial em busca de sensores com melhor resolução e repetitividade, que busquem informações ocultas, seja por coberturas de quaisquer naturezas, naturais (nuvens, cobertura florestal, capas de gelo etc) ou antrópicas (complexos urbanos, instalações estratégicas etc).

Por ser a informação um insumo valioso, as técnicas de Sensoriamento Remoto se tornaram em um arcabouço técnico-científico eficaz na sua busca, no seu processamento, na sua análise e no fornecimento de subsídios nos processos de tomada de decisão.

Devido às imagens de sensores remotos possuírem informações que, quando devidamente processadas e analisadas, permitem se compreender o que aconteceu na dimensão espaço x tempo, o seu uso foi primordial na pesquisa em pauta.

No que tange às transformações espaciais decorrentes da exploração de hidrocarbonetos na área de estudo, as imagens digitais de sensores remotos orbitais inseridas em ambiente de um SIG permitiram compreender como essa exploração econômica trouxe transformações no uso do solo da área de estudo, confrontando com informações obtidas por outras fontes. Segue-se, então, uma breve síntese bibliográfica direcionada à pesquisa em pauta.

3.3.2 - Sensoriamento Remoto: Generalidades voltadas à pesquisa em pauta

A partir dos meados da década de 1960, no País, com o advento do Projeto Radam (Imageamento Radar da Amazônia), a comunidade de pesquisadores em Sensoriamento Remoto começou a se estruturar com a criação dos volumes do Radam, que inventariavam, pela primeira vez, os recursos naturais da Amazônia.

A partir da década de 1970 e prolongando-se pela década de 1980, com o advento dos sistemas orbitais Landsat/NASA e SPOT/CNES (França) essa comunidade passou a ter acesso às imagens dos sensores orbitais embarcados nesses satélites, quando o Inpe passou a receber, processar e distribuir os seus dados.

Na década de 1990 experimentaram-se uma multiplicidade de programas de Sensoriamento Remoto, que iam desde sensores de microondas ativos, os radares de abertura sintética das seguintes missões: a americana com o SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) que produziu imagens na banda “C” e topografia tridimensional da superfície terrestre por interferometria; a japonesa com o JERS (Japan Environment Remote Sensing), a canadense do Radarsat, a da Agência Espacial Européia (ESA) com ERS (Environmental Remote Sensing Satellite) 1 e 2; até aos atuais sensores óticos das missões Ikonos, com um metro de resolução espacial.

Surgiu também o advento das missões dos sensores hiperespectrais, com sensores imageadores operando em cerca de 200 bandas espectrais, sem falar no aperfeiçoamento das já tradicionais missões do Landsat e SPOT com sensores de melhor resolução. Essa ampla gama de dados oriundos de sensores orbitais se associou à tecnologia de posicionamento GPS (Global Positioning System) a novos SIG, com cada vez mais potentes capacidades de processamento e análise de imagens.

O Brasil, a exemplo de países não-alinhados como a Índia e Rússia, associou-se à China e lançou com êxito os satélites imageadores da série Cbers (China-Brazil Environmental Resources Satellite), cujas imagens começam a disputar o restrito mercado internacional de Sensoriamento Remoto. Hoje, as principais áreas de aplicações no País são as

ciências climáticas, cartografia, estudos ambientais em geral, engenharia e telecomunicações, agronomia etc.

A Figura 3.8 sintetiza as atuais tecnologias orbitais de Sensoriamento Remoto, excetuando as de emprego militar.

Figura 3.8 – Estado da arte das tecnologias orbitais de Sensoriamento Remoto. Fonte: Adaptado de NASA (2003)

A Figura 3.9 apresenta os atuais satélites de Sensoriamento Remoto controlados pela iniciativa privada. O sistema Landsat, cujas características de suas imagens serão abordadas mais adiante, foi controlado inicialmente pela NASA até a sua quinta missão, passando daí em diante para iniciativa privada.

Figura 3.9 – Sistemas de Sensoriamento Remoto controlados por iniciativa privada Fonte: Adaptado de NASA (2003)

As imagens digitais do Landsat oferecem uma considerável base de dados a serem utilizadas em pesquisas ambientais, principalmente pelo fato delas terem sido distribuídas pelo INPE desde 1972, o que permite o acompanhamento de uma série histórica para a grande maioria dos locais do Brasil. Uma cena Landsat corresponde a uma área imageada de 180 km x 180 km e o seu sensor Thematic Mapper (TM), disponível a partir do Landsat 4, possui sete bandas espectrais. O aperfeiçoamento deste sensor se deu a partir do Landsat-6 (que sofreu um acidente em órbita) e no Landsat -7, que apresentou problemas de transmissão de dados em órbita, acarretando a descontinuidade dos seus dados a partir de 2001. Atualmente, o INPE continua recebendo apenas imagens do Landsat -5, que já excedeu em muito a sua vida útil.

A Figura 3.10 apresenta duas cenas do Landsat, da região de Manaus (AM), a primeira é do Landsat -3 de 1978, em uma composição colorida formada pelas bandas espectrais 2 (região do visível correspondente ao verde), 3 (região do visível correspondente ao vermelho) e 4 (região do infravermelho próximo), com resolução espacial correspondente a 80 metros no terreno do sensor Multispetral Scanner (MSS). A segunda é do Landsat-5 de 1990, em uma composição colorida formada pelas bandas espectrais 3 (região do visível correspondente ao vermelho), 4 (região do infravermelho próximo) e 5 (região do infravermelho médio), com resolução espacial correspondente a 30 metros no terreno do sensor TM. Pela simples observação visual dessas imagens percebem-se as transformações antrópicas ocorridas no intervalo de tempo de doze anos (crescimento da área urbana, desmatamento para uso agrícola/pastoril, abertura de estradas etc).

Figura 3.10 – Composição colorida das bandas: a) 2,3 e 4 do MSS/ Landsat -3 (1978) e b) 3,4 e 5 do TM/ Landsat -5 (1990) – Região de Manaus (AM)

Fonte: Cedida pelo INPE em 1990.

A Tabela 3.1 apresenta as bandas espectrais das imagens dos três principais sensores remotos orbitais usados na pesquisa em pauta. Também constam na Tabela as resoluções

espaciais de cada sensor, que resumidamente pode ser entendida como a correspondência do menor elemento presente na imagem digital, conhecido pela expressão pixel (picture element), com sua dimensão no terreno.

Tabela 3.1 – Bandas espectrais e resolução espacial dos sensores remotos orbitais utilizados na pesquisa em pauta. Bandas/Sensores (resolução espacial) TM/LANDSAT- 5 (30 metros) ETM/LANDSAT-7 (25 metros e 15 metros na banda pancromática) IKONOS (4 metros nas bandas espectrais e 1 metro na pancromática) 1 0,45 - 0,52 µm 0,45 - 0,52 µm 0,45 - 0,52 µm 2 0,52 – 0,60 µm 0,53 – 0,61 µm 0,52 – 0,60 µm 3 0,63 – 0,69 µm 0,63 – 0,69 µm 0,63 – 0,69 µm 4 0,76 – 0,90 µm 0,78 – 0,90 µm - 5 1,55 – 1,75 µm 1,55 – 1,75 µm - 6 10,4 – 12,5 µm 10,4 – 12,5 µm - 7 2,08 – 2,35 µm 2,09 – 2,35 µm - Pancromática - 0,52 – 0,90 µm 0,45 - 0,90 µm A Figura 3.11 apresenta a relação entre as bandas espectrais do sensor TM (Landsat-5) e MSS (Landsat – 1, 2 e 3) e a correspondente resposta da vegetação, do solo descoberto e da água nessas bandas espectrais. Observa-se que a banda do infravermelho próximo (banda 3 do MSS e banda 4 do TM) está habilitada a capturar dados espectrais da vegetação, por apresentar a resposta mais intensa captada pelo sensor remoto.

Figura 3.11 – Bandas espectrais do MSS e TM/Landsat Fonte:Adaptado de Asprs (2004)

As bandas 5 e 7 do TM/Landsat apresenta uma resposta eficiente para diferenciar o solo exposto da vegetação circunvizinha, ideal para monitorar áreas desmatadas.

A Figura 3.12 apresenta uma ampliação de um trecho de uma imagem obtida por meio de uma composição multiespectral das bandas do visível do satélite Ikonos, da cidade de San Diego (EUA), revelando o seu potencial de ampliação com resolução espacial correspondente a 1 metro no terreno.

Figura 3.12 – Composição multiespectral do visível, com ampliação de detalhe – Imagem Ikonos de San Diego (USA).

Fonte: Fornecido pela “Space Imaging Co”.

Almeida e Souza (2003) desenvolveram pesquisa utilizando um conjunto de imagens TM/Landsat da região do Juruá (AM), em que composições coloridas com as bandas do infravermelho próximo (bandas 4, 5 e 7) apresentaram a melhor resposta na detecção das transformações antrópicas ocorridas naquele trecho da floresta amazônica.

Asner et alli (2002) utilizaram imagens TM/Landsat-5 de diversas épocas e modelamento feito em SIG, para fundamentação do processo ecológico de sucessão florestal, que possui implicações no manejo sustentável de recursos florestais.

A Figura 3.13 apresenta uma composição colorida da região do visível, de um trecho de imagem já inserida em um SIG para aplicações cartográficas. Nessa figura aparecem junto com a imagem TM/Landsat-5, os planos de informação (PI) contendo dados vetoriais de hidrografia e de dados planimétricos.

Figura 3.13 – Trecho de uma carta imagem obtida confeccionada em um SIG, contendo uma composição colorida TM/Landsat-5 e dados vetoriais.

Fonte: Cedida por CCAUEx em1999

Almeida - Filho e Shimabujuro (2001) também utilizaram uma série de tempo de imagens TM/Landsat-5 para monitorar áreas degradadas causadas por garimpeiros clandestinos de ouro, no estado de Roraima. Utilizando os algoritmos implantados no sistema de informações geográficas Spring, executaram diversos processamentos nas imagens que permitiram delimitar e medir as áreas degradadas dos garimpos, executando separação entre o solo exposto, áreas de savana vegetação esparsa, inferindo resultados sobre o processo de regeneração das áreas degradadas.

Almeida e Souza (2004) destacam a importância de se mapear, quantificar e monitorar mudanças nas características físicas das coberturas florestais como indicadores de transformações antrópicas ocorridas. As propriedades dessas coberturas florestais possuem assinaturas ou respostas espectrais bem definidas, em termos de abundância, composição e condição, que podem ser detectadas pelas imagens espectrais de sensores remotos orbitais e posteriormente analisadas em ambientes de SIG.

É importante ressaltar que as imagens digitais de sensores remotos orbitais, quando processadas em ambientes computacionais existentes em um SIG e integradas com dados cartográficos de fontes diversas, permitem caracterizar as estratégias de ocupação antrópica em uma determinada região. No caso da área de estudo da pesquisa em pauta, o município de Coari, o seu uso permite que se obtenha uma panorâmica das influências diretas e indiretas que a exploração de hidrocarbonetos na Província Petrolífera de Urucu (PPU) causou em seu território. Essas influências representam basicamente as ações antrópicas causadas por ações de desmatamento de sua cobertura florestal, causadas pelas obras do empreendimento de exploração econômica em si ou pelos movimentos migratórios decorrentes.

3.4 – CONCEITOS SIMPLIFICADOS PARA CONSTRUÇÃO DE CENÁRIOS