NOÇÕES BÁSICAS DE SENSORIAMENTO REMOTO

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NOÇÕES BÁSICAS DE

SENSORIAMENTO REMOTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS HUMANOS UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL

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1. Conceitos básicos 2. Breve histórico

3. Radiação Eletromagnética

4. Interações da REM com alvos 5. Satélites e sensores

6. Exercício

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Conjunto de atividades cujo objetivo é a caracterização de algumas propriedades de alvos, através da detecção,

registro e análise do fluxo de energia radiante, por eles refletido ou emitido (Lillesand; Kiefer, 1987).

É a utilização de sensores para aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto

entre eles (Rosa, 1995).

Método que utiliza a radiação eletromagnética (REM) como meio de detectar e medir algumas características dos alvos (objetos) de interesse (Wolf; Dewitt, 2000).

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Satélites, câmaras, telescópios e até nossos olhos são

ferramentas utilizadas para analisar objetos à

distância.

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• A origem do SR vincula-se ao surgimento da fotografia aérea;

• Assim, a história pode ser divida em dois períodos:

– 1860-1960

– 1960- aos dias atuais

 O SR é fruto de um esforço

multidisciplinar que integra os avanços na Matemática, Física, Química,

Biologia, Computação, entre outras.

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• As fotografias foram os primeiros produtos do SR • 1859: Descoberta

processo fotográfico • Pouco depois câmaras

começaram a ser

montadas em balões de ar quente.

• Tal técnica foi usada

durante a Guerra Civil dos EUA (1862) para

reconhecimento do território.

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• 1890: Foguetes foram

lançados para obter fotos aéreas, mas com baixa resolução;

• 1909: Inicia-se a foto tomada por aviões e na I Guerra

Mundial seu uso intensificou-se;

• II Guerra Mundial: houve grande desenvolvimento do SR, nesse período:

– Filme infravermelho para detectar clamuflagem; – Novos sensores, como

radar;

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Filme colorido

Filme infravermelho

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• Guerra Fria: foram

desenvolvidos sensores de alta resolução;

• 1960: foram obtidas as primeiras fotos tiradas de satélite tripulados;

• 1960: Lançamento do primeiro satélite

meterológico – TIROS; • 1972: Lançamento do

ERTS-1 – primeiro satélite de recursos terrestre. Mais tarde denominado de

LANDSAT – 1;

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• 1973: Brasil recebeu as primeiras imagens do LANDSAT; • 1988: Início do Programa CBERS • 1999: Lançamento do

satélite IKONOS marca o início de uma nova

geração de satélites com resolução espacial muito alta.

• 2003 e 2007: Lançamento do CBERS 2 e CBERS 2B, respectivamente.

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É a combinação da energia elétrica e magnética Se propaga no vácuo.

Variam com a frequência e com o comprimento de onda.

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Frequência

Número de ciclos por unidade de tempo, medida normalmente em Hertz

Onda Eletromagnética

Comprimento

Distância entre dois

quaisquer equivalentes da onda.

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Varia de Nanômetros (nm) a Kilômetros (km)

Comprimento de Onda Eletromagnética

Nanômetro (nm)

Equivale à 1 bilionésimo do metro

1 nm = 1 = 0,000 000 001 m

1 000 000 000 m

Micrômetro (µm)

Equivale à 1 milionésimo do metro

1 µm = 1 = 0,000 001 m

1 000 000 m

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Espectro Eletromagnético

Conjunto de regiões com características peculiares em função dos processos físicos geradores e detectores da energia eletromagnética.

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Elementos do Sensoriamento Remoto

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Janelas Atmosféricas

Regiões do espectro magnético onde a radiação de

determinados comprimentos de onda é pouco absorvida ou atenuada pela atmosfera.

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A REM que atinge a superfície terrestre pode ser

:

– Refletida; – Absorvida; – Transmitida; E_i() = Energia incidente E_R() = Energia Refletida E_T() = Energia Transmitida E_A() = Energia Absorvida E_i() = E_R() + E_A() + E_T()

Interação básica da energia eletromagnética com uma feição da superfície terrestre. (Fonte: Lillesand e Keifer, 1995)

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Medidas de energia

Radiância

Quantidade de energia que atinge uma superfície

Irradiância

Quatidade de energia que reflete de uma superfície

Reflectância

Razão entre irradiância e radiância

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Assinatura Espectral

Os alvos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação

eletromagnética em diferentes proporções;

Esse comportamento espectral dos diversos alvos é denominado assinatura espectral e é utilizado em SR para distingui-los entre si.

Assinaturas espectrais são curvas que mostram a reflectância de cada alvo em diferentes

comprimentos de onda

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Assinatura da Vegetação

Reflectância até 50%

Dependem das propriedades das folhas (estrutura celular, pigmentação, espessura, quantidade de água)

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Assinaturas do Solo exposto

Reflectância até 30 a 40%

Dependem da mistura de solos, quant. de ferro, etc. Valores baixos nas bandas de absorção de água

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Assinaturas da Água

Reflectância até 10%

Menor reflectância que a vegetação e os solos Água turva ou suja apresenta maior reflectância

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5. Satélites e sensores

Equipamentos capazes de coletar energia proveniente do objeto, convertê-la em sinal passível de ser registrado e apresentá-lo em forma adequada à extração de

informações.

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Orbitais

Satélites

Quanto ao nível de coleta de dados

Sub-orbitais Balões Aeronaves Terrestres Espectro-radiômetros Máquinas fotográficas 5. Satélites e sensores

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Passivos

Utiliza-se de fonte de radiação externa. Exemplos: Sol ou outras radiações.

Quanto à fonte de radiação utilizada

Ativos

Fonte de radiação própria.

Ex.: Flash de máquina fotográfica e Radar.

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Não-Varredura

Registram a radiação refletida de uma cena em sua totalidade e em um mesmo instante.

Ex.: Máquinas Fotográficas.

Verredura

A imagem da cena é formada pela aquisição seqüencial de imagens elementares do terreno.

Ex.: Sensores orbitais.

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Processos de varredura

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Sensores Não-Imageadores

Espectro-radiômetro

Laboratório _Campo

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LIDAR - Ligth Detection and Ranging

Sensor ativo não-imageador que mede distâncias (altitude) dos elementos da superfície por

varredura a laser transversal à linha de vôo do sensor;

Permite gerar como produtos: MDE, MDT e MDS

A distância é medida pelo tempo entre o sinal emitido e o retorno de cada pulso laser.

A precisão depende da densidade de pontos medidos

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Levantamento com LIDAR

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MDE gerado com LIDAR

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Sensores Imageadores

Olho humano

Em câmaras fotográficas

CCD (Charge-Coupled Device)

Dispositivo eletrônico composto de milhares de pequenas células (detetores) sensíveis à radiação

A bordo de satélites artificiais

Convencionais: usam filmes Digitais: usam chip CCD

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Satélites artificiais de Sensoriamento Remoto LANDSAT SPOT CBERS QUICKBIRD IKONOS 5. Satélites e sensores

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LANDSAT (Land Remote Sensing Satellite)

Responsável: NASA (National Aeronautics and Space Administration)

LandSat 1, 2 e 3: Projetos experimentais RBV/MSS LandSat 4 e 5: MSS/TM, LanSat 7: ETM+

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Características gerais dos satélites LANDSAT

Satélite LANDSAT 1 LANDSAT 2 LANDSAT 3 LANDSAT 4 LANDSAT 5 LANDSAT 6 LANDSAT 7

Lançamento 27/7/1972 22/1/1975 5/3/1978 16/7/1982 1/3/1984 5/10/1993 15/4/1999

Situação Atual Inativo

(06/01/1978) Inativo (25/02/1982) Inativo (31/03/1983) Inativo (1993) em atividade Inativo (05/10/1993) Inativo (2003)

Órbita Polar, Circular e

heliossíncrona Polar, Circular e heliossíncrona Polar, Circular e heliossíncrona Polar, Circular e heliossíncrona Polar, Circular e heliossíncrona s.d. Polar, Circular e heliossíncrona Altitude 917 km 917 km 917 km 705 km 705 km s.d. 705 km Inclinação 99º 99º 99º 98,20º 98,20º s.d. 98,3º Tempo de Duração

da Órbita 103,27 min 103,27 min 103,27 min 98,20 min 98,20 min s.d. 98,9 min Horário de

Passagem 9:15 A.M. 9:15 A.M. 9:15 A.M. 9:45 A.M. 9:45 A.M. s.d. 10:00 A.M. Período de

Revisita 18 dias 18 dias 18 dias 16 dias 16 dias s.d. 16 dias Instrumentos

Sensores RBV e MSS RBV e MSS RBV e MSS MSS e TM MSS e TM ETM ETM+ 5. Satélites e sensores

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SPOT (Sistéme Probatoire de L’observation de la Terre)

SPOT 1, 2 e 3

SPOT 5 SPOT 4

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Características Gerais dos satélites SPOT

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Sensor HRS(High Resolution Stereoscopic) Abordo do SPOT 5

Capacidade de adquirir 2 imagens de uma mesma cena:

uma adquirida com 20 graus de inclinação para frente e outra 1 minuto e meio depois com mesma inclinação para trás.

Permite gerar imagens 3D

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Sensores acoplados em satélites artificiais

Características Gerais

Massa 1.450 kg Potência do painel solar 1.100 watts Dimensões do painel solar 6,3 x 2,6m

Dimensões do corpo 2,0m x 8,3m x 3,3m (em orbita)

Tempo de vida 2 anos (confiabilidade de 0,6)

Características Orbitais

Altitude média 778 km

Inclinação 98,5 graus com o equador Revoluções por dia 14 + 9/26

Período 100,26 minutos Cruzamento do equador 10h 30min

CBERS-2 (China-Brazil Earth Resource Satellite)

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Montagem do CBERS 2 (Brasil)

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Satélites

Não-Geoestacionários

Características das órbitas

Acompanham o movimento de translação da Terra

Órbita Polar

Transversal ao sentido de rotação da Terra

Imageiam faixas não sequenciais Órbita LandSat:

Leva cerca de 100 minutos,

enquanto se desloca 3 mil Km ao longo do equador

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Estação de Recepção e Gravação de Dados de Cuiabá

Iniciou sua operação em maio de 1973 e grava continuamente dados do País e de quase toda América do Sul.

Foi a terceira no mundo a ser instalada para receber os sinais do satélite LANDSAT

Os sinais são recebidos

através de antenas parabólicas de 10 e 12 metros de diâmetro.

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Estação Processamento Dados de Cachoeira Paulista (SP) Divisão de Geração de Imagens – DGI

Destinada a processar os dados de satélites de sensoriamento remoto

Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos – CEPTEC

Realiza atividades operacionais e de pesquisa

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CBERS-2B

Lançado em 19 de setembro de 2007.

Possui três sensores a bordo: CCD, WFI e HRC.

HRC substitui a câmera IRMSS do CBERS-2

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http://www.dgi.inpe.br/CDSR/

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