Aula 1 Professor Waterloo Pereira Filho Docentes orientados: Daniela Barbieri Felipe Correa

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1 Princípios Físicos do Sensoriamento Remoto Aula 1 Professor Waterloo Pereira Filho Docentes orientados: Daniela Barbieri Felipe Correa

2 O que é Sensoriamento Remoto? Utilização conjunta de sensores, equipamentos para processamento, equipamentos para transmissão de dados, coleta dos dados a bordo de aeronaves, espaçonaves ou outras plataformas, com objetivo de estudar eventos, fenômenos e processos que ocorrem na superfície do planeta Terra a partir do registro e da análise das interações entre a radiação eletromagnética e as substâncias que o compõem em suas mais diversas manifestações. (Novo, 2008) É feita a distância, através da captação e do registro da energia refletida ou emitida pela superfície. Sensoriamento Remoto Obtenção de dados Distante

3 Princípios do Sensoriamento Remoto Em geral, o SR basea-se na coleta e na análise da radiação emitida pela FONTE DE ENERGIA ou refletida pela superfície terrestre; Fontes de Energia em SR Naturais: Luz do sol e o calor emitido pela superfície da terra Artificiais: Flash de uma máquina fotográfica, sinal produzido por um radar, etc.

4 Tipos de Sensores SENSOR PASSIVO ÓPTICO SENSOR ATIVO RADAR

5 Fonte: FLORENZANO, 2002.

6 Teoria ondulatória Fonte: JENSEN, 2009.

7 Espectro Eletromagnético No SR deve ter uma fonte de energia para iluminar o objeto. A esta energia dáse o nome de radiação eletromagnética. A radiação se propaga em forma de ondas eletromagnéticas com a velocidade da luz O espectro eletromagnético representa a distribuição da radiação por regiões.

8 Energia aumenta Radiação eletromagnética Fonte: JENSEN, Energia diminui

9 Unidades de medidas padrões para comprimento de onda e freqüência Fonte: JENSEN, 2009.

10 Espectro Eletromagnético Fonte: NOVO, 2008.

11 Fonte: NOVO, 2008.

12 Espectro Eletromagnético Fonte: Sociedade Brasileira de Física, 2011

13 Fontes de radiação eletromagnética Fonte: NOVO, 2008.

14 Curvas de radiação de corpo negro para diversos objetos Um corpo negro, teoricamente, absorve, reflete ou emite toda energia incidente O deslocamento do comprimento de onda de emissão máxima de um corpo negro em direção aos comprimentos de ondas menores é descrito pela Lei do deslocamento de Wien: = λm C T Onde: λm= comprimento ou máxima emissão C= 2,898 x 10³ T = temperatura (K) Fonte: JENSEN, 2009.

15 Interação da Energia com a Terra Existem formas básicas de interação da radiação solar que atinge a superfície terrestre: Reflexão; Absorção; Transmissão; Emissão Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação eletromagnética em diferentes proporções;

16 Reflexão A reflexão ocorre quando a radiação que incide sobre um objeto é refletida por ele. Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

17 Absorção A absorção ocorre quando a radiação não é refletida, mas sim absorvida ou, de alguma forma, transformada por ele. Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

18 Transmissão A transmissão ocorre quando a radiação atravessa parcial ou inteiramente um objeto. Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

19 Emissão A emissão ocorre quando a radiação é originada no próprio objeto. A ocorrência mais comum desta radiação é na forma de calor, mas microondas fracas também podem ser emitidas por objetos da superfície terrestre. E Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

20 EFEITOS ATMOSFÉRICOS NA PROPAGAÇÃO DA REM ATENUAÇÃO = ABSORÇÃO + ESPALHAMENTO ABSORÇÃO a energia de um feixe de radiação eletromagnética é transformada em outras formas de energia. É uma atenuação seletiva observada em vários constituintes, tais como vapor d'água, ozônio, monóxido de carbono. ESPALHAMENTO a energia de um feixe de radiação eletromagnética sofre mudança de direção. Ao interagir com a atmosfera, pelo processo de espalhamento, gerará um campo de luz difusa, que se propagará em todas as direções.

21 Interação da Energia com a Terra Reflectância É definida como razão adimensional entre o fluxo radiante refletido por uma superfície e o fluxo radiante incidente nela (Jensen, 2009). ρ Φr = Φi Onde: ρ = reflectância Φr = fluxo radiante refletido Φi = fluxo radiante incidente

22 Fonte: JENSEN, 2009.

23 Irradiância e Exitância Irradiância E λ (W/m2) Exitância M λ (W/m2) Densidade do fluxo radiante para uma área em uma superfície terrestre. a) Irradiância é a medida da quantidade de energia incidente em uma superfície em Watts m -2. b) Exitância é a quantidade de energia que deixa uma superfície em Watts m -2 Fonte: JENSEN, 2009

24 Radiância Fonte: JENSEN, 2009.

25 Âgulo Sólido Ω= A/r 2 [sr]

26 Transmitância É definida como a razão adimensional entre o fluxo radiante transmitido por (através de) uma superfície e o fluxo radiante incidente nela. Ƭ= Φt Onde: Φi Ƭ = transmitância Φt = fluxo radiante transmitido Φi = fluxo radiante incidente Absortância Razão entre o fluxo absorvido e o fluxo incidente sobre a superfície Onde: α = absortância Φa = fluxo radiante absorvido Φi = fluxo radiante incidente α = Φa Φi

27 Síntese: Fonte: NOVO, 2008.

28 Resolução na imagem digital - pixel Resolução na imagem digital a 1200 x 1200 pixel b 200 x 200 pixel Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

29 Resolução A resolução pode ser classificada em espacial, temporal, espectral e radiométrica. Componente Espacial Temporal Espectral Radiométrica Parâmetro Tamanho do Pixel Freqüência de Passagem Número de Bandas Níveis de Cinza

30 Resolução espacial: mede a menor separação angular ou linear entre dois objetos. E é diferente para cada sensor.

31 Resolução espacial

32 Diferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

33 Diferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

34 Diferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

35 Diferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

36 Resolução temporal: é o intervalo de tempo que define a órbita do sensor (exemplo: 16 dias, 2 dias, etc.) Resolução espectral: é uma medida da largura das faixas espectrais do sistema sensor. - Por exemplo, um sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.45µm tem uma resolução espectral melhor do que o sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.5µm. Resolução radiométrica: está associada à sensibilidade do sistema sensor em distinguir dois níveis de intensidade do sinal de retorno. - Por exemplo, uma resolução de 10 bits (1024 níveis digitais) é melhor que uma de 8 bits.

37 Resolução radiométrica Resolução = 2 bits = 2 2 = 4 níveis de cinza Resolução = 8 bits = 2 8 = 256 níveis de cinza Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

38 Referências FLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de Textos, JENSEN, J. R. Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos naturais. São José dos Campos, SP: Parêntese, NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. 3 ed. São Paulo: Blucher, MENESES, P. R.; MADEIRA NETTO, J. da S. (Orgs.). Sensoriamento Remoto: Reflectância dos Alvos Naturais. Brasília: UnB; Planaltina: Embrapa Cerrados, p MOREIRA, M. A. Fundamentos de sensoriamento remoto e metodologias de aplicação. 3 ed. Viçosa: Ed. UFV, Artigos e periódicos: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Remote Sensing of Environment International Journal of Remote Sensing

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