FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA EM IMAGENS DE SENSORES REMOTOS

Transcrição

1 FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA EM IMAGENS DE SENSORES REMOTOS VISITE E CONHEÇA MEU BLOG Dr. Stélio Soares Tavares Jr.

2 Introdução Esta apostila consiste na apresentação e em explicações dos aspectos metodológicos da fotointerpretação geológica em imagens de sensoriamento remoto do espectro óptico e das microondas, desenvolvidos inicialmente para fotointerpretação geológica de fotografias aéreas. Ressalta-se que a aplicação desta metodologia jamais deverá substituir os trabalhos de campo, ou implicar em sua aplicação secundária, pois somente com os dados levantados in loco, que se pode obter conclusões definitivas do significado geológico das feições fotointerpretadas nas imagens. Aconselha-se o emprego desta metodologia com cautela, a fim de não se desvirtuar a potencialidade desta ferramenta, a qual deve ser utilizada como meio auxiliar ao mapeamento geológico ou a outros projetos de pesquisa geológica quaisquer. A eficiente aplicação desta metodologia deverá minimizar custos de projetos de mapeamento geológico, porém seu conhecimento é essencial, pois apresenta limitações como qualquer outra.

3 Introdução A evolução para novos sensores mais sofisticados, tanto orbitais, como aéreos implicou na consideração de novas variáveis na fotointerpretação geológica: escolha do sistema sensor mais adequado; melhores bandas espectrais; azimute de iluminação; ângulo de elevação e de incidência; sazonalidade para umidade do solo, vigor da vegetação e cobertura de nuvens; decidir por análises mono ou estereoscópicas. Os métodos de fotointerpretação geológica podem ser divididos em dois Grupos: Comparativos e de Análise Lógica. Os comparativos ou das chaves baseiam-se em padrões (as chaves) aplicados em: determinadas áreas; determinadas categorias (por ex. um tipo de litologia); uma associação ( categorias e/ou áreas); As chaves podem ser visuais (comparação de imagens de áreas diferentes) ou descritivas (descrições para as mesmas feições geológicas de áreas diferentes). Limitações que induzem subjetividades.

4 Introdução Os primeiros estudos utilizando análise lógica foram apresentado por Guy (1966). No Brasil esta técnica foi apresentada por Rivereau (1970) na Escola de Minas em Ouro Preto. Em 1976 Soares & Fiori organizaram um conjunto de conceitos para análise lógica das imagens fotográficas, com procedimentos fotointerpretativos voltados às Ciências da Terra, desenvolvidos de forma sistemática, codificada e lógica: Fotoleitura - identificação dos elementos da imagem com as feições de superfície. Fotoanálise estuda as relações entre as feições da imagem. fotointerpretação busca a descoberta e/ou avaliação do significado dos objetos e de suas relações. Veneziani & Anjos (1982) adaptaram esses critérios para imagens multiespectrais de baixa resolução espacial e sem o recurso da estereoscopia. Lima (1989, 1995) propôs um método de interpretação geológica em imagens de RVL, que conjuga análise lógica e das chaves, denominado Sistemática das Chaves. Santos et al. (2000) estendeu a adaptação do método lógico para imagens SAR.

5 Elementos de Fotointerpretação Elemento de Textura é a menor superfície contínua e homogênea distinguível e passível de repetição na imagem fotográfica ( entender também na imagem multiespectral e SAR). Textura Fotográfica padrão de arranjo dos elementos texturais. A distinção e individualização destes elementos dependem da escala, resolução espacial, parâmetros do sensor e do contraste entre os objetos e feições do terreno. Estrutura Fotográfica é a lei que exprime o padrão de organização no espaço dos elementos texturais. Pode ser uma disposição ordenada ou aleatória, segundo variados padrões (retilíneos, curvilíneos, com formas geométricas ou não). Forma exprime a disposição espacial dos elementos texturais com propriedades comuns

6 Elementos de Fotointerpretação Tonalidades (níveis de cinza) estão diretamente relacionados com a reflectância dos materiais superficiais imageados, nas bandas do espectro óptico. No caso do espectro das microondas estão relacionados com a intensidadde do sinal retroespalhado. Sombras nas imagens multiespectrais são resultantes da iluminação oblíqua pelo sol na superfície do terreno, no instante da aquisição do registro. Nas imagens SAR significam áreas não iluminadas. Iluminação oblíqua proporciona o sombreamento, que dará idéia de da morfologia do terreno (relevo). (S) região de sombra, (I) área iluminada, I e S são elementos texturais de relevo.

7 Elementos de Fotointerpretação I S Quebras de relevo e rupturas de declive paralelas ao azimute solar Em função da resolução espacial em A a escarpa iluminada ultrapassa a outra escarpa, que fica totalmente sombreada. Em B as ondulações (rupturas de relevo) são reduzidas, os que a tornam imperceptíveis.

8 Elementos de Fotointerpretação Segmentos de canais, localizados entre dois pontos, constituem os elementos texturais de drenagem. Elementos texturais de drenagem são os menores segmentos de uma linha de drenagem, homogêneos e com dimensões definidas. Vários dados geológicos-estruturais, geomorfológicos e pedológicos são obtidos a partir da análise das formas da rede de drenagem. Por isso que a extração detalhada da rede de drenagem é de vital importância como subsídio à fotointerpretação

9 Influência da Estrutura das feições e objetos da Paisagem na Textura Fotográfica A influência da estrutura espacial das feições e objetos da paisagem na textura fotográfica é observada quando se dá um significado lógico para a análise das propriedades texturais de drenagem e relevo, bem como dos tons de cinza para imagens monocromáticas e da matiz nos produtos integrados. Veneziani e Anjos (1982) destacaram, além da análise das propriedades texturais de relevo e drenagem, os fatores Morfogenéticos no auxílio à fotointerpretação geológica, os quais são responsáveis pela elaboração das formas de relevo e da rede de drenagem. A modelagem dessas formas é função de agentes esculturais (externos) e da estrutura do material rochoso (internos) sobre o qual eles atuam. Os externos são em função do clima. Intemperismo, diversos tipos de erosão, até a antrópica. Os internos - função da tectônica, não só a recente como as pretéritas, as quais foram as responsáveis pela formação do arcabouço tectono-estrutural, sobre o qual atuam tanto os agentes externos como os processos tectônicos mais recentes

10 Influência da Estrutura das feições e objetos da Paisagem na Textura Fotográfica Outros fatores que auxiliam à fotointerpretação geológica são destacados por Veneziani e Anjos (1982): litológicos, deformacionais, antropogênicos e os relacionados ao desenvolvimento da vegetação natural. Análise das Formas do Relevo e da Rede de Drenagem Como já foi discutido é crucial a análise das propriedades texturais da rede de drenagem e do relevo para entender a influência da estrutura espacial das feições e objetos da paisagem e buscar inferências geológicas-estruturais e geomorfológicas a respeito dos materiais superficiais. Estas propriedades levam a definição de outras cinco propriedades que caracterizam as formas do relevo e da rede de drenagem, tornando possível delimitar as ditas zonas homólogas. Zonas Homólogas áreas delimitadas sobre as imagens com elementos texturais que possuem propriedades qualitativas idênticas e mesma estrutura.

11 PROPRIEDADES TEXTURAIS DA REDE DE DRENAGEM essas juntamente com as do relevo levam a definição das cinco propriedades que caracterizam as formas do relevo e da rede de drenagem: Densidade Textural - números de elementos texturais de drenagem por unidade de área. Zonas A e B com diferentes densidades de drenagem por unidade de área arbitrária.

12 Alinhamentos, Lineações e Curvaturas dos elementos texturais de drenagem lineações de drenagem são definidas por segmentos retilíneos e suas disposições em linha reta, definindo alinhamentos, enquanto que curvaturas são segmentos curvilíneos dos elementos texturais. L: Lineações de drenagem; a: alinhamentos de drenagem

13 Angularidade dos elementos texturais de drenagem são os ângulos de confluência dos elementos texturais de drenagem. A confluência dos rios na zona A é mais acentuada, próxima de 90º.

14 Tropia é a orientação dos elementos texturais de drenagem, segundo direções preferenciais. Serve pra definir o grau de ordem da estruturação. A unidirecional; B bidirecional; C multidirecional ordenada e D - multidirecional desordenada.

15 Assimetria é caracterizada pela extensão e forma dos elementos texturais de drenagem, no que diz respeito aos afluentes do canal principal. A fracamente assimétrica e B fortemente assimétrica

16 Uniformidade é caracterizada pelo grau de persistência de uma, ou mais de uma das propriedades anteriores e da constância das dimensões dos canais principais. Nas zonas A ocorre uniformidade em função da densidade textural, tropia, angularidade e lineações. Nas zonas B as propriedades não são persistentes e a largura do canal principal não constante.

17 Abaixo destacam-se alguns dados que podem ser obtidos a partir da análise dessas seis propriedades sobre as imagens de sensores remotos: Permeabilidade relativa em função da densidade textural; Grau de uniformidade do material, evidente que em função da uniformidade textural; Controle estrutural em função dos alinhamentos, lineações, angularidades texturais, tropia e assimetria; Inferências sobre a natureza das rochas; e Inferências sobre o sentido de mergulho de feições planas, em função da assimetria de drenagem.

18 PROPRIEDADES TEXTURAIS DE RELEVO - essas juntamente com as da rede de drenagem levam a definição das cinco propriedades que caracterizam as formas do relevo e da rede de drenagem: Densidade Textural de Relevo - é a razão entre o número de elementos texturais de relevo por unidade de área, lembrando que esses elementos são definidos a partir dos pares luz-sombra. Alinhamentos e lineações dos elementos texturais de relevo definidas pela disposição retilínea a quase retilínea desses elementos. Os alinhamentos consistem na forte estruturação ocasionada pela disposição paralela das lineações, formando faixas.

19 Quebras de Relevo - são definidas pela forte estruturação proporcionada pelos alinhamentos de relevo e podem ser positivas ou negativas. Nas imagens aparecem como um par luz-sombra alongado. As quebras de relevo da superfície aparecem nas imagens de sensores remotos como pares alongados luzsombra.

20 Assimetria de relevo - é função do ângulo de declividade entre zonas de relevo de diferentes propriedades texturais, cujo vértice é uma quebra positiva, avaliada nas imagens pela diferença entre as larguras das regiões sombreada e iluminada. Quanto menor o ângulo entre o plano de declividade estrutural e a linha do horizonte maior assimetria. Quanto maior este ângulo menor assimetria, e mais acentuado o mergulho estrutural. A região iluminada é bem maior que a sombreada, indicando forte assimetria.

21 Abaixo destacam-se alguns dados que podem ser obtidos a partir da análise dessas quatro propriedades sobre as imagens de sensores remotos: Expressão geomorfológica de unidades geológicas como função da forma e topografia; Grau relativo da dissecação como função da densidade textural de relevo; Grau relativo da resistência à erosão como função da densidade textural de relevo; Existência de estruturas geológicas como função dos alinhamentos, lineações, quebras e assimetria de relevo; e Inferências a respeito do sentido do mergulho das feições geológicas/ geomorfológicas planares como função da assimetria de relevo.

22 Após a análise das propriedades texturais dos elementos texturais (drenagem e relevo) das imagens de sensores remotos é possível definir as propriedades que caracterizam as formas de relevo e da rede de drenagem e o conceito de zonas homólogas: Propriedade qualitativa dos elementos texturais expressa a qualidade e classifica os elementos texturais distinguindo em de drenagem, de relevo, de floresta, de cidade, etc.; Densidade de textura diz respeito a quantidade relativa de elementos texturais distinguíveis na imagem; Estrutura - é qualitativa e diz respeito a organização dos elementos texturais no espaço; Grau de estruturação é quantitativa e está relacionada com o nível de ordenação/organização/disposição dos elementos texturais. Quando os elementos texturais se dispõe regularmente ordenado, a forma é fortemente ordenada; e Ordem de estruturação é qualitativa e relaciona-se com a complexidade da ordenação dos elementos texturais.

23 PROPRIEDADES QUE CARACTERIZAM AS FORMAS DE RELEVO E DA REDE DE DRENAGEM

24 Zonas Homólogas através da análise das propriedades que caracterizam as formas de relevo e da rede de drenagem é possível delimitar nas imagens de sensores remotos áreas referentes ás zonas homólogas, as quais possuem elementos texturais de propriedades qualitativas idênticas e de mesma estrutura. Os limites da zonas homólogas podem ser: Definidos quando coincidem com formas lineares estruturadas. Ex: contatos geológicos. Y é um alinhamento de drenagem, isto é uma forma linear estruturada.

25 Progressivos há uma transição entre os elementos texturais de zonas adjacentes Y é um limite progressivo de zonas de elementos texturais de relevo.

26 Envoltórios a passagem entre zonas distintas é difusa. Y é um limite envoltório na passagem difusa.

27 FLUXOGRAMA PARA ANÁLISE DAS FORMAS DA REDE DE DRENAGEM OBTENÇÃO DE UM MAPA DETALHADO DA REDE DE DRENAGEM ANÁLISE DAS PROPRIEDADES TEXTURAIS DA REDE: DENSIDADE, ALINHAMENTOS, LINEAÇÕES, ANGULARIDADE, TROPIA, ASSIMETRIA E UNIFORMIDADE. CARACTERIZAÇÃO DAS FORMAS SEGUNDO SUAS PROPRIEDADES: DENSIDADE, ESTRUTURA, GRAU DE ESTRUTURAÇÃO E ORDEM DE ESTRUTURAÇÃO. DELIMITAÇÃO DE ZONAS HOMÓLOGAS. TABELA DE DADOS OBTIDOS.

28 FLUXOGRAMA PARA ANÁLISE DAS FORMAS DE RELEVO ANÁLISE DAS PROPRIEDADES TEXTURAIS DE RELEVO: DENSIDADE, ALINHAMENTOS, LINEAÇÕES, QUEBRAS E ASSIMETRIA CARACTERIZAÇÃO DAS FORMAS SEGUNDO SUAS PRÓPRIEDADES: DENSIDADE, ESTRUTURA, GRAU DE ESTRTURAÇÃO E ORDEM DE ESTRUTURAÇÃO. DELIMITAÇÃO DE ZONAS HOMÓLOGAS TABELA DE DADOS OBTIDOS

29 Mapa detalhado da rede de drenagem Analise das propriedades Texturais de drenagem Caracterização das formas da rede (propriedades texturais das formas Delimitação das zonas homólogas Diagrama de Fluxo para o Mapeamento Geológico utilizando produtos de sensores remotos. Dados Obtidos Definição das imagens de SERE Modelos Fotointerpretativos Inclusão de dados preexistentes Mapa Fotogeológico Inclusão de dados Petrográficos D e c i s ã o Mapa Final Analise das propriedades texturais do relevo Caracterização das formas do relevo (propriedades texturais das formas) Delimitação das zonas homólogas Dados obtidos