Texto

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SISTEMAS E SENSORES I

Sistema Sensor em Sensoriamento Remoto:

equipamento capaz de transformar energia

eletromagnética em sinal.

1. Tipos de sensores, quanto à fonte de energia:

ATIVOS:

- produzem sua própria radiação. Ex.: radar

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SISTEMAS E SENSORES II

a) Sensores não imageadores:

não fornecem imagem da superfície observada (Radiômetro de banda e

Espectrorradiômetro).

2. Tipos de sensores, quanto ao tipo de

transformação sofrida pela radiação detectada

Radiômetro de banda : fornece informação sobre a resposta do alvo em largas faixas do espectro

eletromagnético.

Espectrorradiômetros : operam em faixas espectrais estreitas. Mede a resposta do alvo de maneira

aproximadamente contínua ao longo do espectro

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SISTEMAS E SENSORES III

3. Tipos de sensores, quanto ao processo de

formação da imagem

a) Sistemas de quadro:

adquirem a imagem de toda a cena ao mesmo tempo.

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RESOLUÇÃO DE IMAGENS

ESPACIAL: menor separação espacial entre os objetos.

ESPECTRAL: número de bandas de sensores e largura das faixas espectrais de cada banda.

RADIOELÉTRICA: número de níveis de cinza usados pelo sensor.

TEMPORAL: intervalo de tempo entre duas passagens sucessivas do satélite.

Ex.: TM-Landsat 5

Resolução espacial = 30m

Resolução espectral = 7 bandas

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CAMPO DE VISADA INSTANTÂNEA

IFOV (Instantaneous Field Of View): Taxa de amostragem que define a resolução do sistema sensor. Este campo é

definido pelas características geométricas do sensor. FOV (Field Of View): campo de visada da imagem como um todo. É função da altura de imageamento.

EXEMPLOS: FOV

MSS: IFOV = 80m TM: IFOV = 30m

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DADOS

RBV / MSS (LANDSAT 1, 2, 3) MSS / TM (LANDSAT 4, 5, 7) DADOS DO SISTEMA DE COLETA DE DADOS DADOS DE RASTREAMENTO, TELEMETRIA DE CONTROLE, DADOS DE VÍDEO

ESTAÇÃO DE PROCESSAMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE DADOS LANDSAT PROCESSAMENTO ELETRÔNICO PROCESSAMENTO FOTOGÁFICO ARQUIVO DE DISTRIBUIÇÃO AÇÃO DE RASTREAMENTO, RECEPÇÃO E GRAVAÇÃO DE

DADOS DA SÉRIE LANDSAT

SATÉLITE

CUIABÁ

CACHOEIRA PAULISTA

FITAS DE ALTA DENSIDADE (MDDT) ENVIADAS POR VIA AÉREA COMANDOS DE

RASTREAMENTO

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ÓRBITAS DOS SATÉLITES

objetivo da missão capacidade do sensor

órbitas geosíncronas/ geoestacionárias Satélites de comunicação e meteorológicos

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ÓRBITAS SINCRONIZADAS COM

O SOL

Satélites de observação da Terra

• relação angular constante com a

direção dos feixes solares

• diferentes latitude/estações do ano

=> diferente ângulo solar

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SISTEMA LANDSAT: CARACTERÍSTICAS GERAIS I

LANDSAT (

Land Sat

ellite)

O programa Landsat, com a assinatura da NASA, é um dos mais antigos que ainda se encontra em atividade e desenvolvimento. O primeiro satélite foi lançado em 23 de julho 1972, com o nome de Earth

Resources Technology Satellite - ERTS-1 depois renomeado para LANDSAT

e o mais recente, Landsat 7, em 5 de Abril de 1999.

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SISTEMA LANDSAT: CARACTERÍSTICAS GERAIS II

LANDSAT 1, 2 e 3 - Sistema multispectral (Multispectral System Scanner - MSS)

Altitude : 920 km

Horário de passagem pelo equador: 9:15 Duração do ciclo de cobertura: 18 dias

Cena: 185km x 185km

Número de tons de cinza (Digital Numbers-DN)=256 (28)

BANDAS (Landsat 1 e 2)

4 - 0.5 µm a 0.6 µm 5 - 0.6 µm a 0.7 µm 6 - 0.7 µm a 0.8 µm 7 - 0.8 µm a 1.1 µm

No Landsat 3 foi adicionada a banda 8 8 - 10,4 a12,6 µm

Resolução espacial: Landsat 1 e 2 (79m) e Landsat3 (40m)

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SÉRIE LANDSAT

SÉRIE LANDSAT

LANDSAT -1, 1972 -1978, RBV & MSS sensor, 18dias/900 km LANDSAT -2, 1975 -1982, RBV & MSS sensor, 18dias/900 km LANDSAT -3, 1978 -1983, RBV & MSS sensor, 18dias/900 km

LANDSAT -4, 1982 - , MSS & TM sensor, 16dias/705 km

LANDSAT -5, 1984 - , MSS & TM sensor, 16dias/705 km

LANDSAT -6, 1993 - falhou depois de descolar

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SISTEMA LANDSAT: PRIMEIRAS IMAGENS

Primeiras imagens multi-espectrais adquiridas do espaço aconteceu em 1968 na missão Apollo 9

Composição colorida banda 4 (red), banda 5 (green) e banda 7 (blue). Sul da Califórnoa, USA

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SISTEMA LANDSAT (TM-5)

Altitude : 705 km

Horário de passagem pelo equador: 9:45 Duração do ciclo de cobertura: 16 dias BANDAS 1 - 0.45 µm a 0.52 µm 2 - 0.52 µm a 0.60 µm 3 - 0.63 µm a 0.69 µm 4 - 0.76 µm a 0.90 µm 5 - 1.55 µm a 1.75 µm 6 - 10.4 µm a 12.5 µm 7 - 2.08 µm a 2.35 µm Cena: 185km x 185km

Número de tons de cinza (Digital Numbers-DN)=256 (28)

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SISTEMA LANDSAT (TM-7)

Altitude : 705 km

Horário de passagem pelo equador: 9:45 Duração do ciclo de cobertura: 16 dias

Cena: 185km x 185km BANDAS 1 - 0.450 µm a 0.515 µm (azul-verde) 2 - 0.525 µm a 0.605 µm (verde) 3 - 0.630 µm a 0.690 µm (vermelho) 4 - 0.750 µm a 0.900 µm (IR próximo) 5 - 1.550 µm a 1.750 µm (IR médio) 6 - 10.40 µm a 12.50 µm (Termal) 7 - 2.080 µm a 2.350 µm (IR médio) PANCROMÁTICA - 0.520 µm a 0.900 µm Resolução espacial: bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 (30m)

banda 6 (60m) e pancromática (15m)

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SISTEMA LANDSAT

PRINCIPAIS APLICAÇÕES DAS BANDAS DO TM-5

Banda 1: Mapeamento de águas costeiras;

Diferenciação entre solo e vegetação;

Diferenciação entre vegetação coníferas e decídua.

Banda 2: Reflectância de vegetação verde sadia; Absorção da clorofila;

Banda 3: Diferenciação de espécies vegetais

Banda 4: Levantamento de biomassa;

Delineamento de corpos d’água

Banda 5: Medida de umidade da vegetação;

Diferenciação entre nuvens e neve

Banda 6: Mapeamento de estresse térmico em plantas outros mapeamento térmicos

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SATÉLITES DE OBSERVAÇÃO MARINHA

Os oceanos desempenham um papel importante na regulação climática, cobrindo cerca de dois terços da superfície terrestre.

Nimbus-7

Com um período operacional entre 1978 e 1986, o Nimbus-7 tinha a bordo o primeiro sensor desenvolvido especialmente para

observação dos oceanos (CZCS- Coastal Zone Colour Scanner). Um dos objetivos principais deste sensor era monitorar a cor e temperatura oceânica,

particularmente de zonas costeiras. Desta forma seria possível detectar manchas de poluição e partículas em suspensão.

Com seis bandas espectrais este sensor tem a capacidade de diferenciar diferentes

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SPOT (Satellite Probatoire d’Observation de la Terre)

Desde o lançamento do primeiro satélite em 1986 pela Agencia Espacial Francesa que o programa SPOT pretende dar

resposta ao mundo dos Sistemas de Informação Geográfica e Sensoriamento Remoto.

Com o último satélite lançado em 1998, as principais aplicações são: Agricultura, cartografia, proteção do ambiente,

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ERS (European Remote Sensing Satellite)

Desenvolvido pela Agencia Espacial Européia (ESA) o programa ERS tem como missão:

• Melhorar a compreensão das interações entre os oceanos e atmosfera;

• Estudar a circulação oceânica e os mecanismos de transferência de energia;

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TRMM (Tropical Rain Measuring Mission)

TRRM é um projeto de colaboração entre o Japão e os Estados Unidos que começou em 1986.

O objetivo é estudar as interações entre os oceanos e atmosfera bem como as suas conseqüências no clima.

A informação processada contribui para modelar chuvas tropicais e a sua influencia na circulação global, melhorando as previsões.

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EOS (Earth Observing System)

Em 1991, a NASA começou um programa de estudo da Terra como um sistema ambiental integrado, criando a “Earth Science Enterprise”. Os primeiros satélites EOS, com o nome de Terra (AM-1) e Landsat 7, foram lançados em 1999.

O objetivo geral é compreender como se integram os diversos

processos naturais, avaliando como é que o ambiente nos afeta e como podemos afetar o ambiente.

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IRS: A série de satélites IRS (Indian Remote Sensing)

combina as características do Landsat MSS/TM e do sensor HRV do SPOT.

A terceira geração desta série de satélites, IRS-1C, foi lançada em 1995 com três sensores:

• Pancromático de alta resolução (PAN);

• Multiespectral de quatro canais de resolução média (LISS-III); • Multiespectral de dois canais de baixa resolução (WIFS- Wide Field Sensor).

A informação de alta resolução (PAN) é normalmente usada em planejamento urbano.

Os resultados do sensor LISS-III são óptimos para classificação da vegetação e dos recursos naturais.

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IKONOS

Lançado em Setembro de 1999 o satélite IKONOS-2 foi o primeiro satélite de alta resolução a competir com ortofotomapas.

As imagens IKONOS são utilizadas em: • Planejamento agrícola;

• Planejamento urbano; • Programas de Floresta;

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QuickBird

Lançado em Outubro de 2001 o QuickBird destaca-se por ser o satélite de maior resolução disponível no mercado.

Tem como objetivo competir com a fotografia aérea tendo as seguintes áreas de aplicação:

• Mapeamento;

• Classificação do uso do solo;

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SATÉLITES DE OBSERVAÇÃO MARINHA

MOS

Lançado pelo Japão em 1987 o MOS-1 (Marine

Observation Satellite) Contém três sensores diferentes: • Multiespectral de quatro canais (Multispectral

Electronic Self-Scanning Radiometer -MESSR);

• Multiespectral cobrindo o espectro do visível (Thermal Infrared Radiometer -VTIR) e infravermelho térmico;

• Dois canais de micro-ondas

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SeaWiFS

O SeaWiFS (Sea-viewing Wide-Field-of View Sensor) a bordo do satélite

SeaStar, é um sensor que cobre o

espectro desde os 0.402 até 0.885 mm. As suas principais funções são a monitorização da

produtividade primária e atividade fitoplanctónica, a influencia dos oceanos nos processos climáticos, e a monitorização do ciclo do

carbono, enxofre e nitrogênio.

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SISTEMA DE MICRO-ONDAS - RADARES I

Radar = Radio Detectivy and Ranging (detectar e medir através de ondas de rádio)

O radar emite sua própria fonte de energia, na faixa de micro-ondas e independe da luz solar.

O radar fornece informações sobre a superfície, referentes à:

rugosidade da superfície topografia

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RADAR – sistema de detecção remota

activo (Fornece a sua própria fonte de

energia)

• “Ilumina” o terreno com energia eletromagnética

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Espectro eletromagnético

Espectro eletromagnético

comprimento de onda (µm) 10-6 10-6 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 visível 0.4 0.5 0.6 0.7 (µm) Infra-vermelho próximo Ultra-violeta (1 mm) (1 m) raio s cósm icos

raios γ raios X ultraviole

ta-UV

visivIV-pelróxim

o

IV-m édio

IV-té

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SISTEMA DE MICRO-ONDAS - RADARES II

A natureza dos fenômenos registrados pelo imageamento por sistemas SAR

(Synthetic Aperture Radar)

é,

fundamentalmente, diferente daquela do VISÍVEL(VIS) e INFRAVERMELHO (IR).

Enquanto o Sensoriamento Remoto no VIS e IR mede

propriedades químicas dos materiais superficiais, na região das microondas as propriedades de interesse são as

físicas (rugosidade e geometria das superfícies) e as elétricas (condutividade, que por sua vez dependa da porosidade e do conteúdo em água).

Imagens no VIS/IR e SAR são complementares em

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SISTEMA DE MICRO-ONDAS - RADARES III

Algumas das técnicas utilizadas para o processamento de imagens SAR são as mesmas das utilizadas para

imagens do espectro óptico; outras foram especificamente desenvolvidas e levam em conta as características

próprias das imagens SAR.

Imagens SAR são predominantemente monoespectrais, pois são geralmente adquiridas em uma única freqüência; existem porém sistemas SAR experimentais que geram imagens em múltiplas freqüências ou bandas

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SISTEMA DE MICRO-ONDAS - RADARES IV

Programas de sistemas RADAR RADAMBRASIL: 1971 a 1986

SEASAR (EUA) - 1978 - banda L (15cm a 30cm) SIR-A (Shuttle Imaging Radar - EUA) - banda L

SIR-B (EUA) - 1984 - banda L

SIR-C (EUA) - 1989 - bandas C e L (C = 3.8cm a 7.5cm) ERS-1 e ERS-2 (Europa) - 1991 - banda L

JERS-1 e JERS-2 (Japão) - 1992 (JERS 1) - banda L ALMAZ (Rússia) - banda S (7.5cm a 15cm)

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Emite e recebe pulso Sensor Ativo

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CAPACIDADE PARA REFLETIR A SUPERFÍCIE DO

TERRENO

O deserto da América do Sul-Bolivia. O Altiplano é um deserto de montanha (claro)

Bacia Amazonica: A bacia são pradarias planas (escuro)

Brilho:

Brilho:

VEGETAÇÃO

VEGETAÇÃO

Para a L Band (λ=23.5 cm), a superfície desértica é um bom refletor, enquanto os vales baixos respondem

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SATÉLITES DE OBSERVAÇÃO DA

TERRA

ENERGIA SOLAR: Fonte contínua; sinais

paralelos sobre a superfície

RADAR: ENERGIA MICROONDAS

Fonte descontínua (intermitente);

sinais gerados a partir de um ponto que

se espalha num feixe angular sobre a

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COMPONENTES DE UM SISTEMA DE RADAR

COMPONENTES DE UM SISTEMA DE RADAR

Pulse generating device: gera o sinal de microondas

a intervalos de tempo síncronos. O pulsar temporizado tem 2 objetivos:

• controlar a saída de energia do transmissor

• sincronizar o registro do retorno sucessivo do sinal à antena

Energia eletromagnética do transmissor:

comprimento de onda e duração específica (pulse

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Duplexer: previne interferências entre o sinal

transmitido e recebido.

• Bloqueia o circuito de recepção durante a transmissão

• Bloqueia o circuito de transmissão durante a recepção

Antena: é um refletor que transmite o sinal

micro-onda e recebe a energia de retorno do terreno.

Receiver: amplifica o sinal eletromagnético captado

pela antena, preservando as suas variações de

intensidade. Registra o tempo de retorno do sinal, que determina a posição dos elementos no terreno.

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TECNOLOGIA SLAR

S

ide

L

ooking

A

irborne

R

adar

As antenas do radar no avião estão colocadas na

parte de baixo da plataforma => o feixe é

orientado numa direção oblíqua à direção do vôo.

Sistema SLAR produz faixas contínuas de imagens

Foi desenvolvido nos anos 50 para reconhecimento

de alvos militares. Desde finais de 60s é usado

para fins civis.

1967 – primeiro reconhecimento da província

Darean, Panamá, 20 000 km

2

(cobertura contínua

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Distância entre o sinal transmitido e o recebido pela reflectância dos objetos – faixa de visão (slant range)

SR = ct

2 topografia

SR – Faixa de visão

C – velocidade da luz (3*108 m/sec)

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Resolução espacial dos sistemas SLAR:

resolução num ponto do terreno

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Resolução espacial dos sistemas SLAR:

resolução azimutal

Escala é determinada pela velocidade do avião

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CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS IMAGENS

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS IMAGENS

RADAR

RADAR

Distorção da escala

Equalizar e manter as escalas independentes (slant e azimutal) => controle rigoroso dos parâmetros de vôo

Deslocação do declive

Pontos mais elevados “chegam” ao radar mais cedo que pontos na base e são registados na imagem mais cedo => efeito layover

⇒Valor acrescentado para o registro de topografia Paralaxe

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CARACTERÍSTICAS “ESPECTRAIS” DAS IMAGENS RADAR

CARACTERÍSTICAS “ESPECTRAIS” DAS IMAGENS RADAR

Rugosidade da superfície ≠ Relevo topográfico

Indica a intensidade de retorno do sinal (reflectância)

Superfície alisada: reflete toda a energia radar incidente c/ ângulo de reflexão igual ao de incidência

Superfície rugosa: espalha a energia incidente em todas as direções

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OBJETIVO DO PROCESSAMENTO

DIGITAL DAS IMAGENS RADAR:

Correlacionar assinaturas de radar

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EXEMPLO DE IMAGENS DO RADARSAT - 26m (15/02/1996)

Mancha de óleo produzida pelo navio-tanque "Sea Express", após um encalhe sofrido ao sul do País de Gales. Sete dias após o acidente, a imagem mostra a mancha de óleo remanescente. No acidente, entre 65000 e 70000 ton

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CRATERA DE IMPACTO AOROUNGA

DESERTO DO SAARA, CHAD

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EXEMPLO DE IMAGENS DO RADARSAT

EXEMPLO DE IMAGENS DO RADARSAT -- 27m (25/03/1996)27m (25/03/1996)

A cheia do

A cheia do RedRed RiverRiver, em , em Manitoba

Manitoba, Canadá. A mancha , Canadá. A mancha escura apresentada em A

escura apresentada em A

evidencia a região

evidencia a região

alagada, que contrasta

alagada, que contrasta

com as áreas secas ao

com as áreas secas ao

redor, vistas em tons

redor, vistas em tons

mais claros em C. Quando a

mais claros em C. Quando a

água encontra

água encontra--se sob as se sob as árvores ou arbustos, cria

árvores ou arbustos, cria--se se uma situação onde o feixe

uma situação onde o feixe

radar é fortemente

radar é fortemente

refletido, como visto em

refletido, como visto em

B e D. A cidade de

B e D. A cidade de MorrisMorris é identificada como um

é identificada como um

retângulo claro em E.

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SENSOR

ÓPTICO

X RADAR

Operação diurna Operação diurna ou noturna Dependência das condições

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Early Bird Pan - 3 meter Early Bird XS - 15 meter

Quick Bird Pan - 0.82 meter Quick Bird XS - 3.3 meter

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Denver, Colorado

CARTERRA High-Resolution

IKONOS -1 ( 1 & 4 meters )

Rochester, New York

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PANCROMÁTICA MULTIESPECTRAL HIPERESPECTRAL ULTRAESPECTRAL

Imagem

Referências

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