Introdução ao Sensoriamento Remoto
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- Ayrton Osório Alcaide
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1 Introdução ao Sensoriamento Remoto Cachoeira Paulista, 24 a 28 novembro de 2008 Bernardo Rudorff Pesquisador da Divisão de Sensoriamento Remoto Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
2 Sensoriamento remoto é um termo utilizado na área das ciências aplicadas que se refere à obtenção de dados de alvos à distância
3 A atividade de Sensoriamento Remoto está relacionada com um conjunto de técnicas de aquisição, processamento e análise de dados coletados por sensores remotos A - Fonte de energia B - Atmosfera C - Alvo D - Plataforma/Sensor E - Transmissão F - Processamento/Análise G - Informação
4 SENSORES REMOTOS Os nossos olhos podem ser comparados a sensores remotos. Através da propagação das ondas eletromagnéticas que incidem sobre os nossos olhos recebemos informações sobre objetos à distância. Os aparelhos que captam a energia transmitida por estas ondas são chamados de sistemas sensores (p. ex., câmaras fotográficas e de vídeo, sistemas imageadores a bordo de satélites, etc.). Existe hoje um grande número sensores remotos a bordo das mais variadas plataformas orbitais.
5 Sensores remotos orbitais Os sensores remotos eletrônicos, a bordo de satélites, são equipamentos que coletam a energia proveniente dos objetos na superfície da Terra e a convertem em um sinal elétrico passível de ser registrado e transmitido para estações de recepção na Terra. Estes sinais por sua vez são processados para gerarem produtos digitais compatíveis para análise em computador ou produtos fotográficos para análise visual. Um exemplo típico de um sensor remoto eletrônico é o Thematic Mapper (TM) a bordo do satélite americano Landsat-5.
6 MONITORAMENTO VIA SENSORIAMENTO REMOTO DADOS DO SATÉLITE DADOS METEOROLÓGICOS PRÉ-PROCESSAMENTO SOLO CULTURA RECEPÇÃO E PRÉ-PROCESSAMENTO DAS IMAGENS 05 a 10 DIAS ANÁLISE DAS IMAGENS 7-10 DIAS ANÁLISE DA INFORMAÇÃO
7 INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR COM OS ALVOS TERRESTRES A principal fonte natural de radiação eletromagnética utilizada no sensoriamento remoto é o Sol. O Sol emite radiação para a superfície terrestre através da propagação da radiação eletromagnética pelo espaço, ou seja, ela não precisa de um meio físico para se propagar. Ao incidir na superfície terrestre, parte desta radiação é refletida e retorna para o espaço onde pode ser captada por um sensor remoto a bordo de um satélite que por sua vez retransmite o sinal gravado para uma antena terrestre. A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é de ~ km s -1. E Absorção Transmissão Reflexão Emissão
8 Espectro eletromagnético O espectro eletromagnético é dividido em diversas bandas ou regiões, como por exemplo a região do visível que sensibiliza os nossos olhos. Esta região do espectro por sua vez pode ser dividida em outras faixas que representam as diferentes cores (azul, verde e vermelho). Nas regiões do visível e do infravermelho a representação da radiação do espectro eletromagnético se dá através do comprimento de onda.
9 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Microonda Gama Raio X UV Visível IV Radio
10 Níveis de Aquisição de Dados Aeronave Satélite ou Orbital Campo
11 Sistemas Sensores Imageadores de Varredura (Scanners) Across track de um lado para o outro Along track ao longo da órbita
12 SATÉLITES DE SENSORIAMENTO REMOTO
13 Satélites de Sensoriamento Remoto e Sistemas Sensores IKONOS QuickBird EROS Kompsat ORBVIEW-3 Landsat-5 Landsat-7 Spot-4 Spot-5 ENVISAT IRS EOS-AM-1/TERRA EOS-PM-1/AQUA EO-1 ALOS, ADEOS SAC-C CBERS JERS-1 ERS-1
14 Sensor Passivo Sensor Ativo Sensor Passivo - capta a energia refletida ou emitida de um alvo que foi iluminado por uma fonte de radiação externa, geralmente o sol. Sensor Ativo - Laser e Radar
15 Órbita geoestacionária/ equatorial Órbita Polar Órbita ascendente/ descendente Largura da órbita Órbitas consecutivas Recobrimento
16 Onde está o Landsat-7?
17 RESOLUÇÃO ESPACIAL ESPECTRAL TEMPORAL RADIOMÉTRICA
18
19 Landsat 30 x 30 m Foto Aérea 1 x 1m
20
21 IKONOS-II Resolução Espacial de 1 x 1 metro
22 COMPORTAMENTO ESPECTRAL
23 Bandas Espectrais do Sensor ETM+ do Landsat-7 Ultrovioleta Visível Infravermelho Próximo Infravermelho Médio Infravermelho Termal BANDA LARGURA (nm) Pan
24 Resolução Espectral
25 Refletância BANDAS ESPECTRAIS TM-3 TM-4 TM a a a 1750 Comprimento de onda nm
26 VERDE Amarelo Branco VERMELHO CIANO Verde Preto AMARELO Ciano Magenta Azul Vermelho AZUL MAGENTA Processo aditivo Processo subtrativo
27 Sistemas de cores Sistema aditivo: Quando falamos em cor, estamos na verdade falando de luz, pois, sem a luz não existiriam o que chamamos cores". Na natureza encontramos dois sistemas cromáticos: o sistema Aditivo e o sistema subtrativo. O sistema aditivo é aquele formado pelas três cores primárias da luz (Azul-violeta/vermelho e verde), decompostas a partir da luz branca solar que é a fonte natural de luz no planeta terra. As lâmpadas elétricas, velas e outros aparatos luminosos, nos fornecem iluminação sintética. Chama-se aditivo porque a adição das três cores primárias formam a luz branca. A decomposição das cores primárias da luz branca num prisma acontece devido às diferenças de comprimento de onda de cada cor, que vão do vermelho ao violeta. O olho humano consegue perceber cores que possuem comprimentos de onde que vão de 380 nm (nanômetros - que é a milionésima parte do milímetro) a 780 nm. Abaixo de 380 está a luz infravermelha e acima a emanação ultravioleta. Quando misturamos essas cores primárias entre si temos os seguintes resultados: Vermelho + azul = Magenta Vermelho + verde = Amarelo Verde + azul = Ciano Essas cores resultantes são chamadas de cores secundárias da luz e são ao mesmo tempo as cores primárias do sistema subtrativo.
28 Sistema subtrativo: Todos os objetos do mundo possuem cor. Essa cor é formada pelos elementos naturais ou sintéticos que se encontram na sua camada externa. Os pigmentos podem também ser naturais ou sintéticos. Esses pigmentos em contato com as cores-luz vão absorver determinadas faixas de onda cromática e refletir outras, que serão captadas pelo olho humano. O sistema subtrativo leva esse nome tendo em vista que a mistura de suas cores primárias tendem ao preto, ou seja, ausência de luz. A mistura entre as cores primárias do sistema subtrativo (ciano/magenta e amarelo) resultam no seguinte: Ciano + magenta = azul Ciano + Amarelo = verde Amarelo + magenta = vermelho Note bem a beleza e a harmonia natural do sistema. As cores secundárias do sistema aditivo são as cores primárias do sistema subtrativo e as cores secundárias do sistema subtrativo são as cores primárias do sistema aditivo. O preto e o branco não são cientificamente consideradas cores. O branco é o resultado da soma de todos os comprimentos de onda e o preto é a ausência completa da luz, portanto da cor. O sistema aditivo é chamado também de sistema RGB (red/green e blue) e o sistema subtrativo de CMYK, onde "k" representa o preto que é adicionado aos pigmentos para obtenção de maior ou menor saturação, visto que, não encontramos pigmentos puros na natureza.
29 TM1 TM2 TM3
30 TM2 TM3 TM4
31 TM3 TM4 TM5
32 Coleta de Dados SISIMI ao Nível de Aeronave SISIMI Videografia Infravermelho Visível Rodovia Presidente Dutra Alt.: 350 m Hor.: 15:30 h
33 RESOLUÇÃO TEMPORAL 104 min. por órbita 14 órbitas por dia CBERS - CCD 120x14x CBERS - WFI 890x14x LANDSAT 185x14x IKONOS 11x14x
34 Satélite Terra - Sensor MODIS
35 Imagem - Composição para eliminação de nuvens Dia 1 Dia 2 Dia.. Dia.. Dia.. Dia.. Dia 15 Dia 16
36 24 x 60 = 1440 min/98,8 min/órbita = 14,57 órbitas/dia x 16 dias = 233 órbitas
37 Estações de Recepção
38 Resolução Radiométrica
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