Introdução aos Sistemas de Informação Geográfica

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1 Introdução aos Sistemas de Informação Geográfica Mestrado Profissionalizante 2015 Karla Donato Fook IFMA / DAI

2 Motivação Alguns princípios físicos dão suporte ao Sensoriamento Remoto... 3 Como funciona? Energia atravessa a atmosfera, que interfere na energia registrada pelo sensor Captada e registrada pelo sensor Também pode ser captada e registrada Depende do tipo do sensor 4

3 O que acontece com a energia? Energia é transformada em sinais elétricos Sinais transformados em dados: gráficos, tabelas ou imagens 5 Resultados? A partir da interpretação destes dados, é possível obter informações da superfície terrestre 6

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8 Espectro Eletromagnético curta Raios gama alta O olho humano enxerga a luz eletromagnética, sendo capaz de distinguir as cores do violeta ao vermelho 16

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14 Energia refletida da Superfície Terrestre Na região do visível, as variações de energia resultam em um efeito visual denominado cor Um determinado objeto ou superfície é azul quando reflete a cor azul 27 Energia refletida da Superfície Terrestre O céu é azul porque as moléculas de ar que compõem a atmosfera refletem na faixa de luz azul Objetos são vermelhos quando refletem na faixa de luz vermelha, como a maçã, por exemplo 28

15 Energia refletida da Superfície Terrestre A luz branca é a soma de todas as cores do espectro visível Um objeto é branco quando reflete todas as cores 29 Energia refletida da Superfície Terrestre O preto é a falta de cores Um objeto é preto quando absorve todas as cores do espectro 30

16 Sensores Remotos 31 Sensores Remotos Equipamentos que captam e registram a energia refletida ou emitida pelos elementos da superfície terrestre 32

17 Sensores Remotos Dependendo das características, podem ser instalados em plataformas terrestres, aéreas (balões, helicópteros, aviões) e orbitais (satélites artificiais) Exemplos: câmaras fotográficas, radiômetros, sistemas de varredura (scanners) e radares 33 Sensores Remotos O olho humano é um sensor natural que enxerga somente a luz ou energia visível As câmaras fotográficas e de vídeo captam energia na região do visível e do infravermelho próximo 34

18 Sensores Remotos O sensor eletrônico multiespectral TM, do satélite Landsat-5, é um sistema de varredura que capta dados em diferentes faixas espectrais: 3 da região do visível e 4 da região do infravermelho 35 Sensores Remotos Os sensores tipo radar, por produzirem uma fonte de energia própria na região de microondas, podem obter imagens tanto durante o dia quanto à noite e em qualquer condição meteorológica Principal vantagem do radar 36

19 Sensores Remotos Para sensores como scanners multiespectrais (ETM+ do satélite Landsat-7), por exemplo, a cobertura de nuvens é uma limitação na obtenção de imagens 37 Sensores Remotos Da mesma forma que é possível transmitir um jogo de futebol em diferentes emissoras de rádio e TV, que operam em diferentes frequências de energias, denominadas canais é possível obter imagens de uma mesma área, em diferentes faixas espectrais, também denominadas canais ou bandas 38

20 Sensores Remotos Imagens de Ubatuba-SP, obtidas pelo ETM+ - Landsat-7, 11/08/1999 Canal 3 Canal 4 Canal 5 Os objetos das imagens, na mesma área, apresentam tonalidades diferentes porque Sensores Remotos Imagens de Ubatuba-SP, obtidas pelo ETM+ - Landsat-7, 11/08/1999 Canal 3 Canal 4 Canal 5... a quantidade de energia refletida por eles varia ao longo do espectro eletromagnético e as variações foram captadas pelo sensor ETM+ do satélite Landsat-7 40 em diferentes canais

21 Lembrando que Quando a luz chega a um objeto, diferentes coisas podem acontecer A luz pode ser Transmitida através do objeto Refletida Absorvida Em geral, acontece uma combinação destas coisas 42

22 Transmissão Ocorre quando a luz atravessa uma superfície ou objeto 43 Transmissão Transmissão Direta Quando a luz atravessa um plástico ou qualquer corpo, sem ser dispersada ou difusa pelas irregularidades na superfície Exemplo: um vidro ou o ar Transmissão Difusa Quando uma quantidade de luz que é dispersada ou difusa pelas irregularidades da superfície Exemplo: vidro esmerilado 44

23 Reflexão Ocorre quando a luz incide sobre a superfície de separação entre dois meios com propriedades distintas A reflexibilidade é a tendência dos raios de voltarem para o mesmo meio de onde vieram 45 Reflexão Quando a luz incide sobre uma superfície separando dois meios, podem ocorrer dois fenômenos distintos Reflexão da luz Parte da luz volta e se propaga no mesmo meio no qual a luz incide Refração da luz A outra parte da luz passa de um meio para o outro propagandose nesse segundo Os dois fenômenos ocorrem concomitantemente 46

24 Reflexão Os dois fenômenos ocorrem concomitantemente Pode haver predominância de um fenômeno sobre o outro Que fenômeno predominará vai depender das condições da incidência e da natureza dos dois meios 47 Reflexão Regular Ocorre se a superfície de separação entre os dois meios for plana (por exemplo, superfície de um metal) e polida (uma superfície regular) então a um feixe incidente de raios luminosos paralelos corresponderá um feixe refletido de raios luminosos igualmente paralelos 48

25 Reflexão Difusa Ocorre se a superfície de separação apresentar rugosidades A luz será espalhada em todas as direções. Se considerarmos um feixe de raios luminosos incidentes paralelos, os raios refletidos irão tomar as mais diversas direções. A grande maioria dos objetos reflete a luz de uma maneira difusa. Isso nos permite vê-lo de qualquer posição que nos situarmos em relação a ele 49 Reflexão Difusa 50

26 Reflexão Difusa 51 Reflexão Parte da luz é absorvida pelo objeto. Diferentes materiais absorvem luz de forma diferente e por isso vemos objetos das mais variadas cores 52

27 Refração A passagem da luz de um meio para outro Ao mudar de meio a luz altera sua velocidade de propagação O índice de refração quantifica essa mudança 53 Refração A refração altera a forma com que os nossos sentidos percebem os objetos Um lápis, por exemplo, dentro da água parece ter-se entortado 54

28 Absorção Resulta na efetiva perda de energia da radiação para os constituintes atmosféricos A absorção normalmente ocorre em comprimentos de onda específicos A faixas espectrais nas quais a atmosfera é particularmente transparente para a REM são denominadas janelas atmosféricas Os absorvedores de radiação solar mais eficientes são o vapor d água, o dióxido de carbono e o ozônio 55 Energia Eletromagnética e a atmosfera Energia Eletromagnética (REM) atravessa a atmosfera, que interfere na energia registrada pelo sensor 56

29 Dito isto... Fenômenos: Espalhamento 57 Espalhamento Ao contrário da reflexão, onde a direção da radiação é previsível após interagir com o alvo, no espalhamento, essa direção é imprevisível O espalhamento atmosférico depende da interação da REM com os constituintes da atmosfera nas suas diferentes camadas Tipos Rayleigh Mie Não-seletivo 58

30 Espalhamento Rayleigh Ocorre quando o diâmetro da matéria(usualmente as moléculas de gás) é muitas vezes menor que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente 59 Espalhamento Rayleigh Contribui para o pôr-do-sol vermelho em dias claros 60

31 Espalhamento Mie Ocorre quando o diâmetro da matéria é aproximadamente igual ao comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente 61 Espalhamento Mie Efeito da fumaça... 62

32 Espalhamento Não-seletivo Ocorre quando o diâmetro da matéria é muitas vezes maior que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente 63 Espalhamento Não-seletivo É causado essencialmente por água na forma líquida na atmosfera responsável pela cor branca nas nuvens e nevoeiros 64

33 Fontes Novo, E. M. L. de M. Sensoriamento Remoto - Princípios e Aplicações. 4ª ed. São Paulo: Blucher, 2010 FLORENZANO, Tereza Gallotti. Imagens de satélites para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de Textos, 2002 Notas UFBA Notas UNIFESP FOV Field of View Campo de Visada Define a largura da faixa imageada pelo sensor IFOV Instantaneous Field of View Campo de Visada Instantâneo Define o campo de visada instantâneo que projeta sobre a superfície a dimensão mínima detectada em cada posição da faixa imageada. Novo,

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