CONCEITOS RADIOMÉTRICOS

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1 CONCEITOS RADIOMÉTRICOS Irradiância: intensidade do fluxo radiante, proveniente de todas as direções, que atinge uma dada superfície.

2 EXCITÂNCIA fluxo deixando a superfície em todas as direções

3 CONCEITO DE ÂNGULO SÓLIDO Cone formado pela abertura do sensor pela qual a REM refletida ou emitida atinge o chamado detetor. Possui dimensões variáveis e dependentes das características tecnológicas do instrumento.

4 RADIÂNCIA intensidade do fluxo radiante por unidade de ângulo sólido, por unidade de área normal ao detetor.

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6 REFLECTÂNCIA Reflectância Hemisférica: razão entre fluxo refletido por um objeto e o fluxo nele incidente. Reflectância medida por um sensor: razão entre a Radiância refletida por um dado objeto e a Irradiância nele incidente.

7 REFLECTÂNCIA R I R = luz refletida ρ = R/I I = luz incidente

8 TRANSMITÂNCIA I T τ = I/T R = luz refletida T = luz transmitida

9 ABSORTÂNCIA a I R = luz refletida α = A/I A = luz absorvida

10 DEFINIÇÕES BÁSICAS II Cor = forma como é percebida pelo olho humano, a propriedade de um objeto que caracteriza a sua interação com a energia, que é dependente da luz refletida em diferentes comprimentos de onda

11 INTERAÇÃO ENTRE A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A ATMOSFERA I TODA A RADIAÇÃO SOLAR DETECTADA POR SENSORES REMOTOS, NECESSARIAMENTE, PASSA PELA ATMOSFERA. A ATMOSFERA É O MEIO ONDE A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) VIAJA DO SOL PARA O SENSOR. ANTES DE SER CAPTADA POR UM SENSOR A BORDO DE UM SATÉLITE QUE UTILIZE RADIAÇÃO SOLAR REFLETIDA, A RADIAÇÃO SOLAR PASSA DESCENDENTEMENTE PELA ATMOSFERA PARA ENTÃO RETORNAR AO SENSOR UM SENSOR TERMAL AERO-TRANSPORTADO POR SUA VEZ, DETECTA A ENERGIA EMITIDA DIRETAMENTE POR OBJETOS NA SUPERFÍCIE DA TERRA

12 INTERAÇÃO ENTRE A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A ATMOSFERA II O EFEITO TOTAL DA ATMOSFERA VARIA: CONFORME O TIPO DE CAMINHO PERCORRIDO PELA REM; COM A MAGNITUDE DO SINAL SENDO IMAGEADO; CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS LOCAIS E COMPRIMENTOS DE ONDA ENVOLVIDOS. O ATMOSFERA PODE AFETAR A INTENSIDADE E COMPOSIÇÃO ESPECTRAL DA REM DISPONÍVEL PARA UM DETERMINADO SENSOR, PRINCIPALMENTE ATRAVÉS DE MECANISMOS DE: ESPALHAMENTO, ABSORÇÃO E TRANSMISSÃO ATMOSFÉRICA.

13 OS CAMINHOS DA RADIAÇÃO ESPALHADA ESPALHADA TRANSMITIDA, REFLETIDA ABSORVIDA TRANSMITIDA ESPALHADA ABSORVIDA ENERGIA ABSORVIDA ESQUENTA A ATMOSFERA OU É RE-EMITIDA COM SUAS CARACTERÍSTICAS ESPECTRAIS ALTERADAS TODA ENERGIA TRANSMITIDA ATRAVESSA A ATMOSFERA E ALCANÇA O SENSOR SEM SOFRER ALTERAÇÃO

14 SOL Interações com a atmosfera comprimento da distância percorrida magnitude do sinal a medir condições atmosféricas comprimento de onda Espalhamento Absorção Refração

15 Espalhamento - difusão da radiação pelas partículas Difusão Rayleigh- quando o diâmetro das partículas da atmosfera é muito menor que o λ da radiação incidente Os λ mais curtos (azuis) são difundidos mais dominantemente do que os outros λ visíveis - céu azul Ao nascer e ao pôr do sol, a energia atravessa um caminho mais longo do que ao meio dia: a difusão (e absorção) dos λ curtos é tão completa que só vemos os λ menos difundidos, mais longos - vermelho e laranja Na ausência de espalhamento o céu seria preto

16 Difusão Mie - quando o diâmetro das partículas da atmosfera é igual ao λ da radiação incidente. Ex: vapor de água e poeiras Difusão não-seletiva - quando o diâmetro das partículas é muito maior que o λ da energia incidente. Ex: gotas de água Absorção - específica de um λ, há perda de energia para os constituintes da atmosfera Ex: vapor de água, CO 2, ozonio janelas atmosféricas

17 AQUISIÇÃO E ANÁLISE DE DADOS DE SENSORIAMENTO REMOTO (v) Sistemas Sensores (v) Dados Analógico Visual (i) Fontes de Energia (ii) Propagação através da Atmosfera (iv) Retransmissão através da atmosfera Digital Digital (vi) INTERPRETAÇÃO E ANÁLISE (vii) PRODUTOS FINAIS USUÁRIOS (iii) Interação com Feições da Superfície Terrestre AQUISIÇÃO DE DADOS ANÁLISE DE DADOS

18 O CAMINHO DA IMAGEM Os satélites orbitam entre 700 e 830 km de altitude

19 Interações com a superfície terrestre Energia incidente, E I (λ) Energia refletida, E R (λ) Energia absorvida, E A (λ) Energia transmitida, E T (λ) E I (λ)= E R (λ)+e A (λ)+ E T (λ)

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21 Fontes primárias de energia eletromagnética Janelas atmosféricas: a energia pode ser transmitida para e da Terra Sensibilidade espectral dos sensores para detectar e registar a energia SENSORIAMENTO REMOTO

22 DISTÂNCIAS PARA AQUISIÇÃO DE IMAGENS POR SENSORIAMENTO REMOTO 800 km 120 m 20 km 300 km 3 m

23 1 - As proporções de energia refletida, absorvida e transmitida variam com os objetos terrestres (tipo de material e condição) 2 - Para o mesmo tipo de objeto, a proporção de energia refletida, absorvida e transmitida varia nos diferentes comprimentos de onda. COR E R (λ)= E I (λ) - [E A (λ)+ E T (λ)]

24 detalhe espacial do registo => resolução espacial número de bandas e gama de λ => resolução espectral ciclo do satélite => resolução temporal

25 Ângulo de incidência = Ângulo de reflexão Reflector difuso ideal Sup. Lambertiana Refletor specular (espelho) ideal Geometria da reflectância Refletor specular quase perfeito Refletor difuso quase perfeito

26 Geometria da reflectânica depende da rugosidade da superfície em comparação com o λ da energia incidente Ao SENSORIAMENTO REMOTO interessa medir a reflectância difusa dos objectos - dado espectral da cor Reflectância espectral (%) ρ λ = E R (λ) E I (λ) = Energia λ reflectida do objecto Energia λ incidente no objecto X 100

27 Reflectância (%) Curva de reflectância espectral Características espectrais do objeto Determina a escolha do(s) λ(s) para a aquisição de dados Comprimento de onda (µm) Padrões de resposta espectral Efeitos espaciais Efeitos temporais Assinatura espectral

28 Atmosfera resposta espectral Reduz a energia que incide no objeto e que é refletida por ele atua como um refletor, adicionando energia (path radiance)ao sinal detectado pelo sensor L tot = ρet π + L p L tot - radiância espectral total medida pelo sensor ρ - reflectância do objecto E - radiação incidente no objecto T - transmissão da atmosfera L p - path radiance,

29 => Resolução radiométrica: Capacidade para discriminar pequenas diferenças no registo do mesmoλ Imagem 2-bits 2 2 =4 níveis Imagem 8-bits 2 8 =256 níveis Nº s digitais: 0-2 n Esta faixa corresponde ao nº de bits usado para codificar nºs no sistema binário

30 SISTEMA DE SENSORIAMENTO REMOTO IDEAL 1 - fonte de energia uniforme 2 - atmosfera sem interferências 3 - interacção energia-matéria única 4 - super sensor 5 - sistema de transmissão de dados em tempo real 6 - utilizadores múltiplos SERIA ÓTIMO

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