GEOPROCESSAMENTO. Sensoriamento Remoto. Prof. Luiz Rotta

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1 1 GEOPROCESSAMENTO Sensoriamento Remoto Prof. Luiz Rotta

2 SENSORIAMENTO REMOTO - DEFINIÇÕES Utilização de sensores para a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles (NOVO, 1992). Utilização conjunta de modernos sensores, equipamentos para processamento de dados, equipamentos de transmissão de dados, aeronaves, espaçonaves, etc., com o objetivo de estudar o ambiente terrestre através do registro e análise das interações entre a radiação eletromagnética e as substâncias componentes do planeta Terra e suas diversas manifestações (NOVO, 1992). Medição ou aquisição de informações de alguma propriedade de um objeto ou fenômeno, por um dispositivo de registro que não esteja em contato físico ou íntimo com o objeto ou fenômeno em estudo (American Society for Photogrammetry and Remote Sensing - ASPRS). 2

3 COLETA DE INFORMAÇÕES POR SENSORIAMENTO REMOTO 3

4 AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Na aquisição de informações por meio do sensoriamento remoto há duas fases importantes: Aquisição de dados, propriamente dita, que se refere aos processos de detecção e registro da informação; A utilização e análise dos dados, que compreende o tratamento e a extração de informação dos dados coletados. 4

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7 AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO A - Fonte de energia B - Atmosfera C - Alvo D - Plataforma/Sensor E - Transmissão F - Processamento/Análise G - Informação 7

8 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A radiação eletromagnética(rem) é a principal fonte de energia utilizada pela maioria dos sistemas sensores e é definida como sendo a forma de energia que se move no formato de ondas ou partículas eletromagnéticas à velocidade da luz ( km/s) e que não necessita de um meio físico para se propagar. 8

9 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 9

10 COMPRIMENTO DAS ONDAS 10

11 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO A forma de representar a distribuição desta radiação por regiões de acordo com o comprimento de onda e a frequência é o Espectro Eletromagnético Nossos olhos são sensíveis apenas a uma pequena porção do espectro eletromagnético, a do espectro solar denominada região visível, a qual se estende de cerca de 0,44 µm (violeta) até cerca de 0,74 µm (vermelha). É nesta região onde o olho humano enxerga a energia eletromagnética (luz). Esta por sua vez pode ser dividida em faixas que representam as diferentes cores (azul, verde e vermelho). 11

12 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 12

13 ABSORÇÃO PELA ATMOSFERA Nem todas as faixas do espectro eletromagnético podem ser utilizadas para a obtenção de informações em sensoriamento remoto. Isto ocorre porque a atmosfera é opaca a certos tipos de radiação do espectro eletromagnético devido à absorção da radiação pelos componentes da atmosfera. Somente nas Janelas Atmosféricas, onde a atmosfera é transparente à radiação, é possível coletar dados da superfície da terra através de sensores remotos a bordo de satélites. 13

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15 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS Cada objeto reflete, absorve e transmite a radiação eletromagnética em proporções que podem variar de acordo com o comprimento de onda e em função das suas diversas características, ou seja, cada objeto tem um comportamento espectral distinto o qual é determinado quando sua energia refletida é medida ao longo do espectro eletromagnético. 15

16 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS 16

17 TIPOS DE SENSORES Sensores Passivos - São os que necessitam de uma fonte externa de energia, no caso o sol, para poder operar. Estes sensores operam na faixa do visível e infravermelho do espectro eletromagnético. Sensores Ativos - São sensores que tem uma fonte própria de energia, eles não dependem de uma fonte externa. Estes sensores operam na faixa das micro-ondas do espectro eletromagnético. 17

18 TIPOS DE SENSORES ftp://ftp.cefetes.br/cursos/geomatica/adelson/sensoriamento_remoto/sistemas_sensores.pdf 18

19 TIPO DE INFORMAÇÃO GERADA Imageadores: Geram imagens Não Imageador: geram informações numéricas ou gráficos 19

20 RESOLUÇÃO DE UMA SISTEMA SENSOR A Resolução refere-se à habilidade que um sistema sensor possui para distinguir objetos na superfície da Terra. RESOLUÇÃO ESPACIAL RESOLUÇÃO ESPECTRAL RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA RESOLUÇÃO TEMPORAL 20

21 RESOLUÇÃO ESPACIAL A resolução espacial se refere ao menor elemento ou superfície que pode ser distinguida por um sistema sensor Quanto maior for a resolução espacial de um sensor (ex.: 1metro), maior é o nível de detalhe sobre o alvo sensoriado e menor é a área imageada, de forma oposta, quanto menor for a resolução espacial de um sensor (ex.: 1km) menor será o nível de detalhe sobre o objeto sensoriado e maior será a área imageada. 21

22 RESOLUÇÃO ESPACIAL 22 Imagens de diferentes sensores e resoluções espaciais para discriminar áreas urbanas. Fonte: MELO (2002)

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25 RESOLUÇÃO ESPECTRAL A resolução espectral se refere ao número de bandas ou largura de bandas espectrais que um sensor pode discriminar. Quanto mais estreita for a largura de faixa em que opera um determinado sensor ou quanto maior o número de bandas nele existente maior é a resolução espectral. 25

26 RESOLUÇÃO ESPECTRAL Espectro Eletromagnético (A) e Resolução espectral (B). Fonte: JENSEN e JACKSON (2001). 26

27 RESOLUÇÃO ESPECTRAL 27

28 RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA A resolução radiométrica se refere à sensibilidade do sensor, ou seja, a sua capacidade para detectar variações na radiância espectral que recebe. A resolução radiométrica de um sensor indica o número de níveis de cinza por ele detectado. A grande maioria dos sensores orbitais trabalha com 256 níveis de cinza (ou 8 bits). As imagens Landsat-8 são entregues em 16 Bits, ou seja, mais de 65 mil níveis de cinza. 28

29 RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA 29 Diferença de resolução radiométrica, em área urbana. Fonte: MELO, 2002

30 RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA 30

31 RESOLUÇÃO TEMPORAL A resolução temporal se refere a periodicidade com que este sensor adquire imagens de uma mesma porção da superfície da Terra. Período de Revisita do Landsat-8 (ou seja, resolução temporal): 16 dias (significa que o satélite leva 16 dias para realizar outra passagem pela mesma região) A resolução temporal possibilita o uso de dados temporais para estudos de recursos naturais e meio-ambiente, pois os dados são coletados em datas diferentes. 31

32 RESOLUÇÃO TEMPORAL ÓRBITA POLAR 32 As órbitas diárias dos satélites LANDSAT 1, 2 e 3.

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34 CARACTERÍSTICAS DAS IMAGENS DE SATÉLITE Originalmente, as imagens de satélites são obtidas em preto e branco. Porém, o olho humano é mais sensível a cores que aos tons de cinza. Assim, para facilitar a interpretação visual dos dados de sensoriamento, são associadas cores aos tons de cinza, criando-se desta forma uma imagem de satélite colorida. Ela é resultante da combinação das três cores básicas (azul, verde e vermelho) associadas, por meio de recursos computacionais, às imagens individuais obtidas em diferentes comprimentos de onda ou faixas espectrais. 34

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37 A TABELA A SEGUIR APRESENTA AS CARACTERÍSTICAS DE RESOLUÇÃO DOS SISTEMAS SENSORES THEMATIC MAPPER (TM), HAUTE RESOLUTION VISIBLE (HRV) E ADVANCED VERY RESOLUTION RADIOMETER (AVHRR), A BORDO DOS SATÉLITES LANDSAT, SPOT E NOAA, RESPECTIVAMENTE. TM HRV AVHRR Freqüência da aquisição de imagens 16 dias 26 dias 2 vezes ao dia Resolução espacial 30 m 120 m (Banda6) 20 m (Banda1 a 3) 10 m (Pan) 1.1 Km Resolução radiométrica 8 bits 8 bits (1-3) 6 bits (Pan) 8 bits Resolução espectral bandas espectrais (micrômetros) Banda Banda Banda Banda Banda Banda Banda Banda Banda Banda Pan Banda Banda Banda Banda Banda

38 Satélite Landsat - Sensor TM Canal Faixa Espectral (um) Principais aplicações Mapeamento de águas costeiras Diferenciação entre solo e vegetação Diferenciação entre vegetação coníferas e decídua Reflectância de vegetação verde sadia Absorção de clorofila Diferenciação de espécies vegetais Levantamento de biomassa Delineamento de corpos d'água Medidas de umidade da vegetação Diferenciação entre nuvens e neve Mapeamento de estresse térmico em plantas Outros mapeamentos térmicos Mapeamento hidrotermal

39 Satélite SPOT - Sensor HRV Canal Faixa Espectral (um) Principais aplicações Pan Reflectância de vegetação verde sadia Mapeamento de águas Absorção da clorofila Diferenciação de espécies vegetais Diferenciação de solo e vegetação Levantamento de fitomassa Delineamento de corpos d'água Estudo de áreas urbanas 39

40 Canal Faixa Espectral (um) Satélite NOAA - Sensor AVHRR Principais aplicações Mapeamento diurno de nuvem, gelo e neve Definição de feições de solo e cobertura vegetal Delineamento da superfície da água Definição de condições de fusão de neve e gelo Avaliação da vegetação e monitoramento metereológico (nuvens) Mapeamento noturno e diurno de nuvens Análise da temperatura (C) da superfície do mar Detecção de pontos quentes (incêndios) 4 e (4) (5) Mapeamento noturno e diurno de nuvens Medição da superfície do mar, lagos e rios Detecção de erupção vulcânica Umidade do solo, atributos metereológicos das nuvens Temperatura da superfície do mar e umidade do solo 40

41 LANDSAT 8 Licença: As imagens Landsat-8 são gratuitas; Download: Para baixar imagens do satélite Landsat-8, utilize este tutorial: Acervo: O satélite Landsat-8 entrou em operação em 2013, logo só possui imagens a partir do segundo semestre deste ano. Resolução Radiométrica: As imagens Landsat-8 são entregues em 16 Bits Projeção das Imagens: Projeção UTM, Datum WGS 1984; Formato de entrega das imagens Landsat-8: GeoTIFF. Período de Revisita do Landsat-8: 16 dias 41

42 LANDSAT 8 Landsat-8 Bands Wavelength (micrometers) Resolution (meters) Band 1 Coastal aerosol Band 2 Blue Band 3 Green Band 4 Red Band 5 Near Infrared (NIR) Band 6 SWIR Band 7 SWIR Band 8 Panchromatic Band 9 Cirrus Band 10 Thermal Infrared (TIRS) Band 11 Thermal Infrared (TIRS)

43 NOVAS COMPOSIÇÕES DE BANDAS 43

44 BIBLIOGRAFIA UTILIZADA NOVO, Evlyn M. L. de Moraes. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. 3. ed. rev. e amp. São Paulo: Edgard Blücher, xv, 363 p. JENSEN, John R.; EPIPHANIO, José Carlos Neves (Coord.). Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres. São José dos Campos, SP: Parêntese, p. SAUSEN, T. M. Desastres Naturais e Geotecnologias Sensoriamento Remoto, Caderno Didático n 2. INPE. Disponível em: < 44