Sistemas sensores remotos: Características e aplicações.

Transcrição

1 Sistemas sensores remotos: Características e aplicações. Fabrício Dias Gonçalves fdias@ufpa.br

2 Landsat; Ikonos; QuickBird; JERS-1; ALOS; RADARSAT-1; RADARSAT-2

3 Sensores Remotos Ativo Ativo e Passivo Passivo

4 LANDSAT A série Landsat foi iniciada na década de 60, num projeto desenvolvido pela Agência Espacial Americana (NASA). Faixa imageada de 185x185 Km. Landsat-7 ETM+ foi lançado em 1999 e parou de funcionar em Landsat-5 retornou a imagear. Bandas Faixa Espectral (μm) Resolução Espacial(m) 1 0,45-0,52 (azul) ,52-0,60 (verde) ,63-0,69 (vermelho) ,76-0,90 (infravermelho próximo) ,55-1,75 (infravermelho médio) ,40-12,50 (infravermelho termal) ,08-2,35 (infravermelho médio) ,52-0,90 (pancromática) 15

5 Região Metropolitana de Belém (Imagem LANDSAT-7 ETM +, 5R 4G 3B), mostrando as principais cidades na região, destacando a localização do Terminal Petroquímico de Miramar (Out. 2000).

6 A) Composição colorida 3R2G1B, com pixel reamostrado para 15m. B) Banda pancromática (resolução de 15m). C) Composição 5R3G2B, com fusão da banda pancromática, via transformação IHS.

7 IKONOS Lançado em 1999 pela empresa Space Image (USA). Primeiro satélite comercial a obter imagem com 1m de resolução (modo pancromático) e com 4 m de resolução (modo multiespectral). Altitude de 680 Km. Resolução temporal de 3 dias. Faixa imageada de 13x13 Km. Bandas Faixa Espectral (µm) Resolução(m) Pancromática Azul Verde Vermelho Infravermelho próximo

8 Imagem Ikonos do Aeroporto Internacional de Belém, com 4 m de resolução (Junh.2005).

9 QUICKBIRD Lançado em Empresa DigitalGlobe. É equipado com um sensor óptico de alta resolução espacial (2.4 m no modo multiespectral e 0.6m no modo pancromático). Resolução temporal de 3,5 dias. Faixa imageda 16,5x16,5 Km. Bandas Faixa Espectral (μm) Resolução Espacial(m) Azul 0,45-0,52 2,4 Verde 0,52-0,60 2,4 Vermelho 0,63-0,69 2,4 Pancromática 0,52-0,90 0,61

10 Evolução dos Satélites de SR (resolução espacial) Landsat-7 (15m resolução) Spot (2,5m de resolução) Quickbird (0,61m, São Paulo)

11 Por que usar Radar? Possibilidade de imageamento em condições atmosféricas adversas ou mesmo durante a noite(maior resolução temporal). Capacidade de penetração em nuvens, brumas, fumaça a e chuvas (para λ maiores que 4 cm). Informação complementar (forma, rugosidade superficial, constante dielétrica) àquela medida por um sistema óptico (propriedades físico-químicas dos alvos).

12 JERS-1 (Japanese Earth Resource Satellite) lançado em 1992 pela NASDA (National Space Development Agency of Japan). Projeto Global Rain Forest Mapping (GRFM). O JERS-1 operou com um radar de abertura sintética (SAR) e um sensor óptico (OPS). L-band (23.5 cm / Ghz). Polarization : HH. Ângulo de incidência médio: 35 º. Resolução: 18 m x 18 m.

13 Global Rain Forest Mapping Project (América do Sul, Bacia Amazônica). Maio-Julho, Período de cheia (JERS-1)

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15 RADARSAT-1 Lançado em novembro de Programação especial para emergências. 7 modos de operação com 35 configurações de imageamento, variando parâmetros do sensor. Estereoscopia SAR. SAR Radarsat-1 Freqüência Especificações 5,3 GHz Comprimento de Onda 5,6 cm (Banda C) Polarização HH Ângulo de Incidência 10º- 60º Resolução Resolução Temporal Swath Altitude Modos de Operação m 24 dias km 798 km Standard, Wide, Fine, ScanSAR, Extended

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17 Aplicações de imagens de SAR (Synthetic( Aperture Radar) em Zonas Costeiras (RSI 1995). Application SAR Image-Derived Data Coastal Zone Mapping and Monitoring Zones of high erosion or accretion, and geomorphology Water-land boundaries, coastal vegetation, coastline changes, human activities Ship Detection and Surveillance Ships and ships wakes, ship surveillance Oil Spill Detection, Monitoring, and Strategic Support Oil spills Natural oil seepages areas Bathymetry, Hydrographic Mapping Shallow ocean bathymetry Mesoscale Features Atmospheric Influences Mesocale currents and regional circulation patterns, Internal waves, upwelling, and wind fronts

18 Maré vazando, 5 de janeiro de Maré enchendo, 29 de janeiro de 2003.

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20 A) Imagem Radarsat-1 W1, órbita descendente B) Composição colorida 4R5G3B C) Fusão de imagens SAR - Óptico, SPC-SAR. C

21 A) Imagem obtida em 16 de Jan (maré alta); B)Imagem obtida em 9 de fev (maré baixa). Radarsat-1, W1, órbita descendente. A B

22 SAR Polarimétrico. SAR polarimétrico (RADARSAT-2; ALOS/ PALSAR) Informações de intensidade e fase do sinal retroespalhado. Todas possibilidades de polarização, quad-pol (HH;VV;HV; VH). Polarização paralela (co-pol; HH, VV) ou cruzada (cross-pol; HV, VH). O retroespalhamento é mais intenso quando os alvos estão orientados na mesma direção da polarização da onda incidente (Paradella e Bignelli, 1996). Abordagem quantitativa (assinatura polarimétrica dos alvos).

23 Polarização da onda EM

24 ALOS (Advanced Land Observing Satellite ) Lançado em Construído pela JAXA (JAPAN Aerospace EXploration Agency) e JAROS (Japan Resources Observation System Organization). ALOS possui três instrumentos: 1) Um sensor para para geração de modelos digitais de elevação (PRISM); 2) Um sensor operando no visível e infra-vermelho próximo (AVNIR); 3) Um SAR polarimétrico (Synthetic Aperture Radar ) operando em banda L (PALSAR). Resolução no modo fine de 7m e 100 m no modo ScanSAR. Polarimétrico (intensidade e fase).

25 Sea of Okhotsk, imagem PALSAR (ScanSAR), 18 de abril de 2006.

26 RADARSAT-2 Lançamento previsto para dezembro de Construído pela Agência Espacial Canadense (CSA) e MacDonald Dettwiler (MDA). Imagens em alta resolução espacial (3m, modo ultrafine) e maior resolução temporal com possibilidade para gerar pares estéreos (com visadas para leste e oeste, na mesma passagem). Todas possibilidades de polarização (quad-pol) e polarimétrico, medindo intensidade e fase das microondas, gerando a assinatura radiométrica dos alvos e criando modelos mais precisos de retroespalhamento (Morena et al, 2004). Estas inovações possibilitarão o aumento na quantidade de informação gerada por estes sensores, bem como suas aplicações.

27 MAPSAR (Multi-Application Purpose SAR) O MAPSAR é uma cooperação entre o INPE e a Agência Espacial Alemã (DLR) para o desenvolvimento de um estudo preliminar de viabilidade de construção de um radar imageador de abertura sintética. User/MAPSAR parameters Frequency L Polarization single,dual and quad pol. Incidence Interval Spatial Resolution 3-20 meters Swath 20 km - 55 km Orbit Inclination sun-synchronous Coverage global Look Direction ascending/descending and left/right looking Revisit weekly Access to data near real time Additional Requirement InSAR and Stereoscopy

28 Simulação MAPSAR, Aeronave R-99B (Bragança-PA). Pol. HV HH VV

29 Conclusões A visão sinóptica obtida com os sensores remotos permite o melhor entendimento dos processos atuantes nos ambientes costeiros tropicais amazônicos, bem como suas inter-relações. Diferentes sistemas SAR, com diferentes configurações têm fornecido informações excelentes para identificação dos ambientes costeiros, principalmente nos trópicos úmidos, onde o uso de sensores ópticos é dificultada pelas condições atmosféricas adversas. Sistemas SAR fornecem informações que podem servir para o gerenciamento costeiro e avaliação de suas sensibilidades, uma vez que podem imagear qualquer área de uma forma sistemática. A utilização do SAR polarimétrico para investigar a zona costeira amazônica (amplitude, polarização e fase), representa uma nova ferramenta com amplas possibilidades de desenvolvimento e aplicação.

30 VALEU!!!!!!!!!!