Fundamentos de Sensoriamento Remoto

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: Geoprocessamento para aplicações ambientais e cadastrais Fundamentos de Sensoriamento Remoto Profª. Adriana Goulart dos Santos

2 Sensoriamento Remoto Pode ser entendido como um conjunto de atividades que permite a obtenção de informações dos objetos que compõem a superfície terrestre sem a necessidade de contato direto com os mesmos.

3 Transferência de dados Objeto - Sensor Energia eletromagnética

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5 Atividades para obtenção de informações dos objetos que compõem a superfície terrestre: Detecção Aquisição Análise (interpretação e extração de informações) da energia eletromagnética emitida ou refletida pelos objetos terrestres e registradas por sensores remotos

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7 Energia eletromagnética utilizada na obtenção dos dados por sensoriamento remoto: Radiação eletromagnética

8 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA = v / f = comprimento de onda v = velocidade de propagação da onda f = frequência de propagação da onda

9 Principal fonte de radiação: SOL

10 Energia Eletromagnética A energia eletromagnética pode ser ordenada de maneira contínua em função de seu comprimento de onda ou de sua frequência, sendo esta disposição denominada de espectro eletromagnético.

11 Espectro Eletromagnético O EM apresenta subdivisões de acordo com as características de cada região.

12 Regiões do Espectro Eletromagnético Radiação Gama: é emitida por materiais radioativos e, por ser muito penetrante (alta energia), tem aplicações em medicina (radioterapia) e em processos industriais (radiografia industrial).

13 Regiões do Espectro Eletromagnético Raio X: é produzido através do freamento de elétrons de grande energia eletromagnética. Seu médio poder de penetração o torna adequado para uso médico (raio X) e industrial (técnicas de controle industrial).

14 Regiões do Espectro Eletromagnético Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol, sendo emitida na faixa de 0,003 μm até aproximadamente 0,38μm. Seu poder de penetração a torna nociva aos seres vivos, porém esta energia eletromagnética é praticamente toda absorvida pela camada de ozônio atmosférico.

15 Regiões do Espectro Eletromagnético Visível (LUZ): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que podem ser detectadas pelo sistema visual humano. A sensação de cor que é produzida pela luz está associada a diferentes comprimentos de ondas.

16 O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO - REGIÃO DO VISÍVEL violeta: 0,38 a 0,45μm azul: 0,45 a 0,49 μm verde: 0,49 a 0,58 μm amarelo: 0,58 a 0,6 μm laranja: 0,6 a 0,62 μm vermelho: 0,62 a 0,70 μm

17 Regiões do Espectro Eletromagnético Infravermelho (IV): é a região do espectro que se estende de 0,7 a 1000 μm e costuma ser dividida em três sub-regiões: IV próximo: 0,7 a 1,3 μm IV médio: 1,3 a 6 μm IV distante: 6 a 1000 μm

18 Regiões do Espectro Eletromagnético Infravermelho próximo: a EM é encontrada no fluxo solar ou mesmo em fontes convencionais de iluminação (lâmpadas incandescentes) Infravermelho médio e distante (também denominadas de radiação termal): a EM é proveniente da emissão eletromagnética de objetos terrestres

19 Regiões do Espectro Eletromagnético Microondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por sistemas eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região do espectro de 1mm até cerca de 1m. Os feixes de microondas são emitidos e detectados pelos sistemas de radar (radio detection and ranging).

20 Regiões do Espectro Eletromagnético Radio: é o conjunto de energias de freqüência menor que 300MHz (comprimento de onda maior que 1m). Estas ondas são utilizadas principalmente em telecomunicações e radiodifusão.

21 Quantidade da energia eletromagnética refletida pelos objetos terrestres resulta Interações entre a energia e estes objetos determinadas Propriedades fisíco-químicas e biológicas

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23 O sensoriamento remoto baseia-se na aquisição de informações armazenadas pelos sensores, que captam a energia eletromagnética irradiada por um objeto. A energia refletida por objetos da superfície física da terra é transmitida aos sensores em forma de ondas eletromagnéticas. A informação recebida pelo sensor pode ser codificada em termos de frequência e intensidade da onda.

24 Os objetos da superfície terrestre refletem e absorvem seletivamente energia eletromagnética, devido a sua diferente composição molecular. Esta característica, denominada assinatura espectral dos objetos permite identificá-los numa imagem de sensoriamento remoto

25 O comportamento espectral de um objeto pode ser definido como o conjunto de valores sucessivos da reflectância ao longo do espectro eletromagnético

26 Os processos de emissão, absorção, reflexão e transmissão ocorrem simultaneamente e suas intensidades relativas caracterizam a matéria em investigação. Dependendo das características físicas e químicas dos objetos, os quatro processos ocorrem com intensidades diferentes em diferentes regiões do espectro

27 Esse comportamento espectral das diversas substâncias é denominado assinatura espectral e é utilizado em Sensoriamento Remoto para distinguir diversos materiais entre si. Qualquer fonte de energia eletromagnética é caracterizada pelo seu espectro de emissão, o qual pode ser contínuo ou distribuído em faixas discretas.

28 Cada objeto na superfície terrestre apresenta uma curva, que indica a refletância espectral de cada um deles, nas diferentes bandas espectrais que compõem os sensores remotos. Cada objeto reflete de forma distintas nas bandas do visível e do infravermelho. Quanto maior for o pico de refletância neste gráfico, mais clara será a cor do objeto (alvo) caracterizado na imagem, quanto menor for o pico de refletância no gráfico, mais escura será a cor do objeto caracterizado na imagem.

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31 Vegetação

32 Por que a vegetação é verde? A molécula de clorofila capta energia na região do azul e do vermelho O verde não é absorvido é refletido A vegetação sadia é enxergada como verde

33 Vegetação

34 Vegetação

35 O comportamento espectral da vegetação depende: Comprimento de onda da energia eletromagnética Do estágio do desenvolvimento da vegetação Do sistema de cultivo e manejo De fatores ambientais Do tipo de solo e nutrientes Ângulo de elevação solar Estado fitossanitário da planta

36 Sistema de cultivo e manejo

37 Solos As combinações e arranjos dos materiais constituintes dos solos definem o seu comportamento espectral Principais fatores Constituição mineral Matéria orgânica Umidade Granulometria

38 Solos A maior parte da energia incidente sobre o solo é refletida ou absorvida e uma pequena quantidade é transmitida

39 Solos

40 Água Água no estado líquido Água em forma de nuvens Água em forma de neve Baixa reflectância Alta reflectância Elevada reflectância

41 Comportamento espectral dos alvos de uma área urbana

42 % DE REFLECTÂNCIA Concreto Asfalto Solo exposto Cascalho Telhado COMPRIMENTO DE ONDA ( m)

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44 % DE REFLECTÂNCIA 100 SOLO ARENOSO GRAMA PINHEIRO ÁGUA COM SEDIMENTOS COMPRIMENTO DE ONDA ( m) COMPRIMENTO DE ONDA ( m)

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46 Portanto... Melhorar a interpretação de imagens Obter e analisar as medidas de reflectância dos objetos terrestres Melhor compreensão Relações existentes entre o comportamento espectral dos objetos e suas propriedades

47 Imagem Colorida Sintetizando uma imagem colorida (fonte INPE) Em A, a vegetação aparece escura, na imagem B, onde a reflectância é maior, aparece em tonalidade mais clara e na imagem C, onde a clorofila absorve a radiação vermelha, aparece novamente mais escura. É fácil entender porque a vegetação aparece verde na imagem colorida.

48 Imagem Falsa cor Utilizou-se a cor básica azul para representar o registro da banda verde, a cor verde para representar o registro da banda vermelha e a cor vermelha para representar o registro da banda infravermelha. Imagem falsa cor (fonte INPE)

49 Imagem falsa cor

50 Composição falsa cor

51 Comportamento espectral dos alvos:

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53 Exercício 1.4