APRENDIZADO AUXILIADO POR COMPUTADOR: UM MÓDULO DE TREINAMENTO SOBRE INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS OBTIDAS POR SATÉLITE. Abstract

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1 APRENDIZADO AUXILIADO POR COMPUTADOR: UM MÓDULO DE TREINAMENTO SOBRE INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS OBTIDAS POR SATÉLITE Marlene Elias Ferreira Giovanna Matos Filippo Paulo Norberto Fioratti Filho Universidade do Vale do Paraíba UNIVAP Praça Cândido Dias Castejón, 116 CEP: São José dos Campos - SP Tel.: (012) (r.237) Abstract The main objective of this article is to present, in general lines, a CAL (Computer Aided Learning) module geared to the basic learning of cloud identification and interpretation of imagery obtained by meteorological satellites, mainly by the present GOES-8 operating over the Americas. This satellite imagery CAL module was developed using the software Multimedia Toolbook 4.0. There are plans for further development on advanced topics dealing with meteorological systems as seen in satellite imagery, together with other information sources such as numerical weather analysis and forecast products, as well as radar imagery. This effort is in agreement with the PRODEMET guidelines, a Brazilian program for the development of Meteorology, conceived by the SBMET (Brazilian Meteorological Society) Education Commission. Also, it was motivated by the lack of Satellite Meteorology training material in the Portuguese language dealing with regional applications, as pointed out by the WMO experts. Palavras-chave: Meteorologia por Satélite, Interpretação de Imagens, Multimídia. 1. Introdução Este trabalho tem por objetivo apresentar, em linhas gerais, um módulo de treinamento auxiliado por computador destinado ao aprendizado interativo para a identificação de nuvens e à interpretação de imagens, na área de Meteorologia por Satélite. A interatividade do usuário com o computador é um recurso muito apropriado para a interpretação de imagens em vista da facilidade de visualização, além de propiciar a motivação para o aprendizado e de reforçar as informações adquiridas no modo tradicional de ensino. Esta iniciativa está em consonância com a necessidade de se ampliar o material didático na área de Meteorologia por Satélite com abordagem regional em língua portuguesa, como salientado pelos relatores de Educação e Treinamento da OMM na área de satélites (WMO, 1991). Também se encaixa nas diretrizes do PRODEMET (Programa de Desenvolvimento do Ensino de Meteorologia no Brasil), concebido pela Comissão de Ensino da SBMET, que estimulam o desenvolvimento de software para o aprendizado da Meteorologia (SBMET, 1997). Segundo Ferreira e Perrella (1996), talvez o único esforço concreto de Aprendizado Auxiliado por Computador (Computer Aided Learning CAL) em nosso país tenha sido o realizado pelo Prof. Mário A. Varejão da Silva que, quando estava na Universidade Federal Rural de Pernambuco, produziu a versão 6.0 do módulo CAL intitulado Meteorologia, em 1991, que é considerado de domínio público e abrange os seguintes tópicos: coordenadas terrestres, estações do ano, fusos horários, aceleração de Coriolis, temperatura do ar, pressão atmosférica, umidade do ar, equilíbrio atmosférico, ventos e circulação, massa de ar e frentes e radiação solar. Por outro lado, de acordo com Ferreira (1996), a estratégia de educação e treinamento da OMM (Organização Mundial de Meteorologia) para a área de satélites contempla a utilização de módulos CAL para o auxílio na aplicação de dados de satélite nos países em desenvolvimento. Isto exige considerações cuidadosas e ações estratégicas, como: (a) a necessidade de dotar os pacotes CAL com

2 compatibilidade genérica de modo que possam ser facilmente transpostos e transportados entre diferentes ambientes computacionais; (b) a coordenação com os planos estratégicos e com as atividades sobre CAL do Programa de E&T da OMM; (c) o desenvolvimento de uma lista de tópicos adequados para módulos CAL a serem usados nos RMTC s (Regional Meteorological Training Centres), especialmente nos que abrigarem RSSATC s (Regional Specialized Satellite Meteorology Training Centres); e, (d) a coordenação e o apoio a um programa para o desenvolvimento sistemático de módulos CAL na área de satélites nos próximos 10 anos. 2. Dados e Metodologia Neste trabalho está sendo usado o software Multimedia ToolBook 4.0, da Asymetrix, como base para o desenvolvimento do módulo de treinamento. O ToolBook é um software de autoria em multimídia que utiliza a tecnologia de Programação Orientada a Objetos, feita por meio de uma linguagem própria denominada OpenScript. O ToolBook emprega a forma de livros eletrônicos na construção de seus aplicativos, tal que cada tela corresponde a uma página de um livro, e permite a utilização de vários recursos de multimídia. Esses livros eletrônicos são totalmente interativos e toda a navegação ou ação desejada é realizada pelo uso do mouse nos botões correspondentes ou simplesmente posicionando-se o cursor no local desejado (Lima, 1997). Estão sendo utilizadas imagens multiespectrais obtidas pelo satélite GOES-Leste, que opera em 75ºW, adquiridas via ftp (File Transfer Protocol) dos arquivos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) disponíveis na Internet, nos canais infravermelho (canal 4), visível (canal 1) e vapor d água (canal 3), bem como nos demais canais quando necessário (canal 2 e canal 5). 2.1 Principais características das imagens GOES O satélite que se encontra operando na posição GOES-Leste foi colocado em órbita em abril de 1994 e pertence à mais recente geração de satélites meteorológicos geoestacionários americanos. As principais características do imageador que opera a bordo deste satélite encontram-se na tabela abaixo (Menzel e Purdom, 1994). TABELA 1- Características Instrumentais e Principais Utilidades do Imageador do GOES-8 Número do Canal Largura (µm) Região Espectral Resolução Espacial (km) Principais Utilidades 1 0,52-0,72 Visível 1 Detecção de nuvens, poluição e névoa; e, identificação de tempestades severas 2 3,78-4,03 Janela no IV em ondas curtas 3 6,47-7,02 Vapor d água em altos níveis 4 10,2-11,2 Janela no IV em ondas longas 5 11,5-12,5 Janela no IV em ondas longas - mais sensível ao vapor d água 4 Identificação de nevoeiro a noite; discriminação entre nuvens de água e nuvens de gelo ou de neve durante o dia; detecção de queimadas e de erupções vulcânicas; e, determinação de temperatura da superfície do mar a noite. 8 Delineação de regiões de advecção e de conteúdo de umidade em níveis médios; e, estimativa de ventos troposféricos em níveis médios. 4 Estimativa de ventos troposféricos; identificação de tempestades severas; e, localização de chuva intensa. 4 Identificação de umidade em baixos níveis; determinação de temperatura da superfície do mar; e, detecção de cinza vulcânica e poeira suspensa.

3 3. Estrutura preliminar e estágio atual do CAL-Interpretação de Imagens Na fase atual, este CAL inclui uma seção sobre características e identificação de nuvens do ponto de vista convencional (Ayoade, 1983; Atkinson e Gadd, 1990; Scorer e Wexler, 1963). Na sequência, é enfatizada a identificação dos tipos básicos de nuvens com base em imagens satelitárias, com exemplos em situações variadas(dvorak e Smigielski; Hattle, 1972; Rao et al., 1990). Como ilustração, o usuário ao navegar neste CAL encontra telas como as apresentadas a seguir (Figuras 1, 2 e 3). Figura 1. Tela do menu de abertura do módulo de treinamento. Figura 2. Tela do módulo de treinamento - abordagem convencional.

4 4. Conclusões Figura 3. Tela do módulo de treinamento - etapa de identificação de nuvens. Por ocasião da elaboração deste artigo, ainda não havia sido possível testar o CAL- Interpretação de Imagens entre usuários. A etapa de testes é importante pois a realimentação permitirá aperfeiçoar o trabalho. Na ampliação prevista para este CAL, continuará sendo empregado o enfoque multiespectral. 5. Referências Bibliográficas ASYMETRIX TOOLBOOK OpenScript References Manual. USA, Asymetrix, ASYMETRIX TOOLBOOK User Manual. USA, Asymetrix, AYOADE, J. O. Introdução à Climatologia para os Trópicos. Rio de Janeiro, Editora Bertrand Brasil, p. ATKINSON, B.W.; GADD, Alan O Tempo Um Guia Actual da Previsão. Editora Círculo de Leitores, Portugal, p. DVORAK, Vernon F.; SMIGIELSKI, Frank A Workbook on Tropical Clouds and Cloud Systems Observed in Satellite Imagery v. 1. USA, NOAA/NESDIS/NWS. FERREIRA, Marlene E. A Estratégia de Educação e Treinamento da Organização Mundial de Meteorologia para a Área de Satélites. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 9º, SBMET, Campos do Jordão, de novembro, Anais. Volume 1: FERREIRA, Marlene E. Satélites Meteorológicos: Histórico, Principais Características, Sensores e Dados. Notas de aula dadas no Colégio Técnico Industrial. S. José dos Campos, UNIVAP, p.

5 FERREIRA, Marlene E.; PERRELLA, Ana C. F. O Uso de Aprendizado Auxiliado por Computador (Computer Aided Learning CAL) na Meteorologia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 9 o, SBMET, Campos do Jordão, novembro, Anais. Volume 1: HATTLE, Jack Wayward Winds Bundu Series, Editora Longman Rhodesia, LIMA, Helizabeth C.C. ToolBook 4.0 Manual Básico do Usuário. Trabalho final de Estágio. São José dos Campos, Instituto Técnico Aeroespacial, p. MENZEL, W. Paul; PURDOM, James F.W. Introducing GOES-I: The first of a new generation of Geostationary Operational Environmental Satellites. Bul. of the AMS, 75 (5): May, PERRELLA, Ana C. F. Interpretação de Imagens In: Curso de Interpretação de Imagens e Análise Meteorológica, 5º. São José dos Campos, UNIVAP, RAO, P. Krishna; et alli Weather Satellite: Systems, Data, and Environmental Applications USA, American Meteorological Society, SBMET(1997) Programa de Desenvolvimento do Ensino de Meteorologia no Brasil PRODEMET. Boletim da Sociedade Brasileira de Meteorologia: 21(1): Março, SCORER, Richard; WEXLER, Harry A Colour Guide to Clouds. Hungary, Kossuth Printing House, WMO Final Report of the Ninth Session of the Executive Council of Experts on Satellites. WMO, Geneva, Switzerland, Nov.,1991.

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