Por que Geoprocessamento?

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2 Um pouco sobre a NOSSA VISÃO Processamento Digital é um endereço da Web criado pelo geógrafo Jorge Santos com objetivo de compartilhar dicas sobre Geoprocessamento e Software Livre. A idéia surgiu no ano de O conteúdo do site é bem diversificado e os artigos procuram traduzir o conhecimento através de uma linguagem simples e objetiva, proporcionando aos visitantes um ganho significativo no aprendizado de Geoprocessamento e Processamento de imagens. Nosso logotipo é um satélite, pois amamos o conhecimento proveniente do Sensoriamento Remoto. Por que Geoprocessamento? Para auxiliar na comprensão das constantes transformações que ocorrem na natureza e na sociedade através da execução de complexos processos espaciais. Para dominar técnicas computacionais e produzir dados espaciais através dos Sistemas de Informação Geográfica (SIGs). Para dar uma rápida resposta às crescentes demandas da sociedade e fornecer resultados que podem apoiar a tomada de decisão. Por que o Site Processamento Digital? Porque somos um dos principais utilizadores e divulgadores de software proprietário e de código aberto no Brasil. Pelo reconhecimento ao nosso trabalho desde o ano Porque somos especialistas em SIG e Processamento de Imagens. Porque nosso contato para solução de questões e dúvidas relacionadas ao uso da ferramenta se extende além do período de treinamento, consultoria ou mesmo uma atividade efetiva. 2

3 t Um pouco sobre o MEU PERFIL Jorge Santos jorgepsantos@outlook.com (21) /ProcessamentoDigital jorgepsantos2002 Proprietário do site Processamento Digital, Jorge Santos é Geógrafo e atua na iniciativa privada como Técnico em Geoprocessamento há oito anos. Durante este tempo, desenvolveu competências em ambiente de produção de dados e prestou diversas consultorias em Geoprocessamento pelo Brasil. Atualmente, tem desenvolvido capacitação em aplicativos SIG através de treinamentos via Web. Experiências Perfil Social Considero-me um profissional sério e com visão social. Tenho plena convicção de que o conhecimento faz a diferença na vida de uma pessoa, por isso, procuro contribuir para um mundo melhor através do meu site Processamento Digital, um espaço da Web que utilizo para distribuir dicas para Geoprocessamento e Software Livre. Dentro das minhas possibilidades, costumo tirar dúvidas de amigos e visitantes do site nos finais de semana. Outras Competências Além do conhecimento em Geotecnologias, fui militar por seis anos e também fui instrutor no Exército. Já gerenciei equipes, atuei na construção de sites como WebDesigner, trabalhei em avaliação de software para Geoprocessamento, sou diagramador e fui expositor em Feiras e Eventos. Assuntos de Interesse do site Processamento Digital Dados Vetoriais Dados Matriciais Dados Cadastrais Representação discreta das feições ou formas presentes no espaço geográfico Representação contínua de fenômenos do espaço geográfico Registro de informações associadas a geometria de ponto, linha ou polígono Análises espaciais com geometrias de ponto, linha ou polígono Vetores representados por arquivos Shapefile, DXF e KML, entre outros. Estrutura formada por linhas e colunas Imagens de satélite, aerolevantamento, drone ou radar Nível de detalhes diretamente relacionado com o tamanho do pixel. Armazena o cálculo de comprimento, perímetro ou área geográfica das feições Base de dados dos arquivos vetorais utilizada para o cadastro de informações alfanuméricas. 3

4 Este documento foi elaborado sob a licença Atribuição - Não Comercial - Sem Trabalhos Derivados Brasil (CC BY-NC-ND 4.0) O documento Composição Resourcesat-2 em Cores Verdadeiras, produzido pelo site Processamento Digital, foi elaborado sob uma Licença Creative Commons - Atribuição - Não Comercial - Sem Derivados 4.0 Brasil, com base no trabalho disponível em: Tem o direito de: Compartilhar - reproduzir, distribuir e transmitir o trabalho. De acordo com as seguintes condições: Atribuição - Você deve dar o crédito apropriado, mas sem sugerir o licenciante a apoiar você ou o seu uso do trabalho. Não Comercial - Você não pode usar este material para fins comerciais. Trabalhos Derivados Proibidos - Não pode alterar ou transformar este trabalho, nem criar outros trabalhos com base nele. No entendimento de que: Renúncia - Qualquer uma das condições acima pode ser renunciada pelo titular do direito de autor ou pelo titular dos direitos conexos, se obtiver deste uma autorização para usar o trabalho sem essa condição. 4

5 Conteúdo SUMÁRIO 1.1. Fique por dentro dos termos técnicos Informações Gerais Informações Técnicas do Satélite Download de Imagens Resourcesat Cenas Resourcesat-2 no Novo Site do INPE Grade Resourcesat-2 para facilitar a pesquisa Composição de Bandas Resourcesat Resourcesat-2 RGB 5/4/ Resourcesat-2 RGB 4/3/ Composição em Pseudo Cores Naturais Resourcesat-2 Composição PNC Outros Tutoriais sobre Composição PNC ENVI: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras ArcGIS: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras com Raster Calculator QGIS 1.8: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras com Raster Calculator ArcGIS 10: Composição de Imagens IRS-P6 em Cores Verdadeiras ENVI 5.2 Clássico : Banda Azul Sintética ENVI Clássico: Carregar bandas ENVI Clássico: Gerar a Banda Azul Sintética ENVI Clássico: Salvar a Banda Azul Sintética ENVI 5.2 Clássico: Banda Verde Sintética Transformação das Bandas para 16 Bit Carregamento da Banda 3 (Red) ENVI Clássico: Composição Colorida RGB ENVI Clássico: Equalização Automática ENVI 5.2 Clássico: PNC com Realce Linear Exportar Imagem PNC como GeoTIFF 12 5

6 Conheça o satélite Resourcesat Fique por dentro dos termos técnicos Informações Gerais Plataforma: é o termo técnico para satélite. São sinônimos. Exemplo: Plataforma Landsat, Plataforma Ikonos, Plataforma CBERS, etc. Instrumento Imageador: é o termo que designa o tipo de câmera embarcada na plataforma. Exemplo 1: A plataforma Landsat-8 possui dois instrumentos imageadores: OLI e TIRS. Exemplo 2: O instrumento imageador à bordo do satélite sino-brasileiro CBERS-2B que produz imagens com resolução espacial de 2,5 m chama-se HRC (High Resolution Camera). Bandas: sinônimo para qualquer faixa do Espectro Eletromagnético. Ex: Imagens Resourcesat-2 distribuídas no Brasil possuem quatro faixas espectrais. NIR: termo em inglês que significa Near Infrared (Infravermelho Próximo). SWIR: termo em inglês que significa Shortwave Infrared (Infravermelho de Onda Curta). IRS-P6: outra designação para o satélite Resourcesat-1. Resolução Radiométrica: Indica a quantificação dos dados raster. Imagens Resoucesat-2 são entregues na escala de 16 Bits Sem Sinal. Semelhante ao seu antecessor, a plataforma Resourcesat-2 não possui a Banda Azul. No contrato para distribuição de imagens Resourcesat no Brasil, a Banda 1 não será distribuída (pancromática com 5,8 m de tamanho de pixel) Informações Técnicas do Satélite Instrumento Banda Resolução Espectral Resolução Espacial Revisita LISS III (Linear Imaging Self-Scanner) B2 (Green) B3 (Red) B4 (Near Infrared) B5 (SWIR) B2: µm (green) B3: µm (red) B4: µm (NIR) B5: µm (SWIR) 24 m 24 dias 1.2. Download de Imagens Resourcesat Cenas Resourcesat-2 no Novo Site do INPE O download das cenas Resourcesat-2 pode ser realizado no Catálogo do INPE. As imagens são gratuitas e possuem resolução espacial de 24 metros. Link para acessar o novo site: Para os novos utilizadores do Catálogo do INPE, segue um link com instruções para utilização do catálogo tendo como exemplo a pesquisa Landsat-8. Link para acessar o tutorial: Grade Resourcesat-2 para facilitar a pesquisa A pesquisa por órbita/ponto é um recurso muito utilizado pelos usuários de imagens de satélite do Brasil. Para localizar cenas Resourcesat-2 no acervo do INPE, podemos utilizar uma grade no formato shaepfile que fornece a localização das cenas através da órbita/ponto, que são passagens do satélite em diversas regiões do planeta. Link para download da grade Resourcesat-2: Para visualizar as órbitas, faça o download do shapefile contendo as grades e utilize um Sistema de Informações Geográficas (SIG) para consultar as passagens do satélite no Brasil. Abra o arquivo no QGIS ou ArcGIS. A grade também pode ser utilizada na consulta por imagens de satélite Resourcesat-1. Figura 1. Grade de cenas Resourcesat para auxiliar nas pesquisas por imagens no catálogo do INPE. 6

7 1.3. Composição de Bandas Resourcesat-2 Há duas combinações de bandas para o satélite Resourcesat-2: RGB 5/4/3 e RGB 4/3/2. A composição de bandas em falsa cor (RGB 5/4/3) apresenta uma radiometria semelhante às imagens Landsat e a composição RGB 4/3/2 também em falsa cor realça a vegetação em vermelho para destacá-la do restante das feições. Outras combinações de bandas podem ser testadas para revelar novos alvos na área de estudo Resourcesat-2 RGB 5/4/3 Alocar a banda 5 (SWIR) no canal Vermelho, alocar a banda 4 (NIR) no canal Verde e alocar a banda 3 (RED) no canal Azul Resourcesat-2 RGB 4/3/2 Figura 2. Imagem Resourcesat-2 aberta no ENVI 5.2. Composição Colorida RGB 5/4/3. Alocar a banda 4 (NIR) no canal Vermelho, alocar a banda 3 (RED) no canal Verde e alocar a banda 2 (GREEN) no canal Azul. Figura 3. Imagem Resourcesat-2 aberta no ENVI 5.2. Composição Colorida RGB 4/3/ Composição em Pseudo Cores Naturais O satélite IRS-P6 ou Resourcesat-1 tornou-se uma alternativa estratégica para os usuários de imagens do Brasil após o fim das missões CBERS e Landsat. Na época, com uma Resolução Espacial de 24m, alguns alvos que estavam fora do alcance do pixel de 30 metros puderam ser identificados com facilidade na plataforma Resourcesat. Como o sensor não possui a banda azul, não é possível gerar imagens Resourcesat em cores verdadeiras. Para gerar uma outra combinação de bandas que se aproxima dessa composição True Color, temos que gerar uma banda azul sintética, uma banda verde sintética e combiná-las com a banda vermelha para formar uma imagem conhecida como Pseudo Natural Color (PNC). Esta composição deve ser considerada como opcional. 7

8 Resourcesat-2 Composição PNC Composição gerada através da matemática de bandas. Bandas Azul Sintética e Verde Sintética combinadas com a banda 3 (RED). Figura 4. Imagem Resourcesat-2 aberta no ENVI 5.2. Composição Colorida em Pseudo Cor Natural (PNC) Outros Tutoriais sobre Composição PNC ENVI: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras ArcGIS: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras com Raster Calculator Quantum GIS 1.8: Composição IRS-P6 em Cores Verdadeiras com Raster Calculator ArcGIS 10: Composição de Imagens IRS-P6 em Cores Verdadeiras 8

9 Composição Resourcesat-2 em Pseudo Cor Natural 2.1. ENVI 5.2 Clássico : Banda Azul Sintética Você pode gerar a composição Resourcesat-2 PNC pela nova interface do ENVI ou pela interface clássica. Para abrir o ENVI Clássico, navegue pelo grupo de programas do ENVI no Menu Iniciar e localize a pasta Tools. Clique no ícone ENVI Classic. Usuários do Windows 8 podem restaurar o Menu Iniciar através da instalação do aplicativo Classic Shell: ENVI Clássico: Gerar a Banda Azul Sintética Para a gerar a banda azul sintética, temos que realizar uma álgebra com as bandas 2 e 4. A banda 3 não será utilizada nesta etapa. Na janela ENVI Classic, clique no menu Basic Tools Band Math. Insira a expressão abaixo para criar a banda azul sintética: 0.85 * [B2] * [B4] Figura 8. A janela Band Math. Fórmula para gerar a banda azul sintética. Clique no botão Add to List e clique no botão OK. Na sequência, informe para o programa as bandas que correspondem às variáveis presentes na expressão. Na janela Variables to Bands Pairings, clique na variável B2 para selecioná-la (1). Em seguida, selecione a faixa que corresponde a banda 2 (2). Figura 5. Localização do ENVI 5.2 Clássico no Windows ENVI Clássico: Carregar bandas Clique no menu File - Open Image File e carregue as bandas 2 e Figura 9. A janela Variables to Bands Pairings. Recurso para associar a banda 2 com a variável [B2]. Figura 6. Localização do ENVI 5.2 Clássico no Windows 8. Siga a mesma lógica e associe a banda 4 à variável B4: As bandas serão carregadas na janela Available Bands List: Figura 7. A Janela Available Bands List. Bandas 2 e 4. Figura 10. A janela Variables to Bands Pairings. Recurso para associar a banda 4 com a variável [B4]. 9

10 ENVI Clássico: Salvar a Banda Azul Sintética Na mesma janela, clique no botão Choose e selecione um local de saída para a nova banda azul. O ENVI trabalha com um sistema de criação de arquivos intermediários, portanto, o resultado da matemática de bandas será armazenado no computador sem a extensão de arquivo TIF apropriada para imagens GeoTIFF. Na janela Variables to Bands Pairings, faça a associação das variáveis B2 e B4 com as bandas 2 e 4 do sensor Resourcesat-2. Selecione um nome e um local para criação do arquivo intermediário do ENVI e clique no botão OK. Figura 11. Criação da banda azul sintética. Arquivos intermediários do ENVI não possuiem extensão. Pressione o botão OK. Uma nova banda azul será adicionada no ENVI: Figura 14. Criação da banda verde sintética no ENVI. A nova banda verde será adicionada no ENVI: Figura 12. Nova banda azul adicionada no ENVI ENVI 5.2 Clássico: Banda Verde Sintética Clique novamente no menu Basic Tools Band Math e insira a expressão abaixo para criar uma nova banda verde: 0.65 * [B2] * [B4] Figura 13. A janela Band Math. Fórmula para gerar a banda verde sintética. Figura 15. Nova banda verde adicionada no ENVI. 10

11 2.3. Transformação das Bandas para 16 Bit Com a matemática de bandas, podemos realizar a composição colorida RGB, porém, temos um problema com o Tipo de Dado: o raster criado pelo Band Math está em Ponto Flutuante 32 Bit e deve ser convertido para Inteiro Sem Sinal 16 Bit. Na janela do ENVI Clássico, clique no menu Basic Tools - Stretch Data Carregamento da Banda 3 (Red) Clique no menu File - Open Image File e carregue a banda 3 no ENVI Clássico. Os processos foram finalizados e podemos realizar a composição colorida RGB. Remova todas as bandas dos processos anteriores e deixe apenas estas três bandas. Figura 16. Stretch Data. Modifica o Tipo de Dado dos arquivos raster. Na janela Data Stretching, modifique as opções conforme os parâmetros abaixo: No item Output Data Range, digite os intervalos 0 e 65535; No item Data Type, selecione Unsigned Int; Clique no botão Choose e selecione um local para o raster intermediário; Finalize clicando no botão OK. Figura 19. A janela Available Bands List. Bandas que serão utilizadas na composição colorida ENVI Clássico: Composição Colorida RGB Clique no canal RGB Color e siga as instruções abaixo: CANAL R (RED): Alocar Banda 3 original CANAL G (GREEN): Alocar a nova banda verde em 16 Bit; CANAL B (BLUE): Alocar a nova banda azul em 16 Bit. Para carregar a composição colorida, clique no botão Load RGB. Figura 17. Parâmetros para transformação de Float 32 para Inteiro de 16 Bit sem Sinal. Repita este procedimento para a banda azul criada pelo processo anterior. As bandas transformadas para o intervalo de 16 Bit serão adicionadas no ENVI Clássico: Figura 20. ENVI Clássico. Composição Colorida RGB ENVI Clássico: Equalização Automática O ENVI possui recursos automáticos para equalizar imagens. São três canais para manipulação de realce: Image, Scroll e Zoom. Cada canal possui um algoritmo próprio para manipulação das curvas do histograma e se subdividem em: Linear, Linear 0-255, Gaussian, Equalization e Square Root. O método para salvar uma imagem sem nenhum realce está localizado no menu Enhance - [Scroll] Linear. Esta é a opção que deve ser utilizada todas as vezes que uma imagem é carregada na janela do Display. Figura 18. A janela Available Bands List. As duas bandas foram convertidas para 16 Bit. 11

12 2.5. ENVI 5.2 Clássico: PNC com Realce Linear Esta é a imagem Resourcesat-2 em Pseudo Cores Naturais (Pseudo Natural Color - PNC). Para obter outros resultados de realce, clique no menu Enhance e selecione um dos canais para manipulação do histograma do raster. Para retornar ao realce padrão, clique em Enhance - Scroll Linear Exportar Imagem PNC como GeoTIFF Figura 21. ENVI 5.2 Clássico. Raster Resourcesat-2 Composição PNC. Localização da imagem: Brasília-DF A última etapa do processo consiste em exportar a composição como imagem em 8 Bit. Clique no menu File localizado na janela do Display e selecione a opção Save Image As - Image File. Verifique se o item Resolution está marcado como 24 Bit Color (BSQ) e selecione o formato TIFF/GeoTIFF no item Output File Type. Indique uma pasta do computador para salvar a imagem Resourcesat-2 e finalize clicando no botão OK. Figura 22. ENVI 5.2 Clássico. Arquivo raster Resourcesat-2 exportado para GeoTIFF em 8 Bit (256 cores). 12

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