UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO ENGENHARIA CIVIL. Sensoriamento. Setembro, 2017.

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO ENGENHARIA CIVIL Sensoriamento Setembro, 2017.

2 Jensen, 2004

3 Sensoriamento

4 SENSORIAMENTO REMOTO: CONCEITOS E APLICAÇÕES O que é Sensoriamento Remoto? Lillesand e Kiefer (1994): sensoriamento remoto é a ciência e a arte de obter informação sobre um objeto, área ou fenômeno (alvo) através da análise de dados adquiridos por um dispositivo (sensor) que não está em contato direto com o objeto, área ou fenômeno sob investigação. Jensen, 2004

5 SENSORIAMENTO REMOTO: CONCEITOS E APLICAÇÕES O que é Sensoriamento Remoto? ASPRS adopted a combined formal definition of photogrammetry and remote sensing as (Colwell, 1997): the art, science, and technology of obtaining reliable information about physical objects and the environment, through the process of recording, measuring and interpreting imagery and digital representations of energy patterns derived from noncontact sensor systems.

6 HISTÓRICO A Brigada de Balões do Exército Americano (1862) Em abril de 1861, o Prof. Thaddeus Lowe subiu num balão para fazer uma observação do tempo. Desafortunadamente, fortes ventos carregaram-no para a Carolina do Sul, onde ele foi preso como um espião da União e depois libertado. Após ver uma demonstração, o Presidente Lincoln concordou e autorizou a constituição desta Brigada, com Lowe no comando. Apesar da sua utilidade para o Norte durante a guerra civil americana, a unidade foi desativada em 1863 porque os balões tinham a não surpreendente tendência de atrair o fogo inimigo.

7 A brigada de pombos da Bavária (1903) HISTÓRICO Uma tentativa inovadora para evitar perigosos balões foi fixar câmaras leves em pombos-correio. Estas câmaras obtinham fotografias a cada trinta segundos enquanto o pombo batia asas ao longo de um trajetória reta em direção ao seu ninho. Liberar os pombos atrás das linhas inimigas não era uma tarefa fácil. Adicionalmente, os pombos eram um prato apetitoso para as tropas famintas que costumavam derrubálos a tiros.

8 HISTÓRICO

9 Fotografias de um Aeroplano: 1909 Wilbur Wright foi o piloto de dois notáveis eventos na história do Sensoriamento Remoto. As primeiras fotografias de um avião foram tiradas pelo passageiro de Wilbur, L. P. Bonvillain, num vôo de demonstração na França em No ano seguinte, a primeira tomada aérea com uma câmara de cinema foi realizada quando outro fotógrafo acompanhou Wright. HISTÓRICO

10 A Grande Guerra: O biplano substituiu o balão na observação das linhas inimigas na luta de trincheiras da 1 a guerra mundial. Ao fim da guerra, o valor do reconhecimento fotográfico completo foi reconhecido por ambos os lados: os alemães adquiriram fotografias por dia como parte do seu planejamento para a grande ofensiva de 1918, e o Exército Americano imprimiu mais de um milhão de fotografias nos quatro últimos meses da guerra. Embora as fotografias fossem muito usadas, foi preciso outra guerra para provar a real utilidade do reconhecimento aéreo fotográfico. HISTÓRICO

11 Jensen, 2004

12 SENSORES ATIVOS Podem ser utilizados tanto durante o dia como durante a noite e em condições atmosféricas adversas Utilizam sua própria fonte de REM (radiação eletromagnética) Não dependem da REM fornecida pelo Sol Os dados produzidos geralmente são mais difíceis de interpretar PASSIVOS Podem ser utilizados somente durante o dia Desempenho diminui em condições adversas Dependem da radiação solar Princípios de funcionamento mais simples A interpretação dos dados gerados é mais intuitiva Jensen 2004

13 SENSORES Formas de Iteração da energia radiante incidente que atinge um objeto: Reflectância: capacidade de refletir a energia radiante (Reflexão); Absortância: capacidade de absorver energia radiante (Absorção); Transmitância: capacidade de transmitir energia radiante (Transmissão);

14 SENSORES Os objetos interagem de maneira diferenciada com a energia eletromagnética, devido a suas diferentes propriedades físico-química e biológica Reflectância de um objeto para cada comprimento de onda, é denominada assinatura espectral e depende das propriedades do objeto.

15 SENSORES Espectro Eletromagnético: Jensen 2004

16 SENSOR PASSIVO: Fotografia Espectro Eletromagnético:

17 SENSOR PASSIVO: Fotografia Analógica Filme analógico: Fonte:

18 SENSOR PASSIVO: Fotografia Analógica Frame (quadro) analógico:

19 SENSOR PASSIVO: Fotografia Analógica Digitalização: Analógico Digital Scanner; Fonte:

20 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS CCD (dispositivo de carga acoplada) e CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) convertem luz (fóton) em elétrons. Fonte: Adaptado de

21 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS Fonte:

22 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS Fonte:

23 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS

24 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS Linear Array: Um arranjo linear de sensores. Nos sensores de armazenagem as cargas são transferidas e lidas de um modo serial. Se o tempo de leitura for igual ao de integração, então o sensor pode operar continuamente sem um obturador. Esse princípio conhecido como push broom é oferecido em avançadas câmaras lineares montadas em plataformas móveis, para prover continua cobertura do espaço. Frame (Quadro) : As cargas são acumuladas nos arranjos de sensores. Estas cargas são então transferidas para os arranjos de sensores de armazenagem. O tempo necessário para a leitura do arranjo de armazenagem excede o tempo de integração, assim essa arquitetura requer um obturador. Fonte: Adaptado Schenk (1999)

25 SENSOR PASSIVO: Fotografia Digital Sensores CCD e CMOS Imagem digital (Matriz):

26 A resolução espacial está relacionada com a capacidade de cada sensor em detectar os objetos da superfície terrestre. Desta forma, quanto melhor a resolução espacial, menor o objeto distinguível pelo sensor. SENSORES: Resolução Espacial Jensen, 2004

27 SENSORES: Resolução Espacial Alta Resolução. Resolução Espacial: 1m x 1m

28 SENSORES: Resolução Temporal Remote Sensor Data Acquisition June 1, 2004 June 17, 2004 July 3, days A resolução temporal se refere ao intervalo de tempo em dias ou horas, que o sistema demora em obter duas imagens consecutivas da mesma região sobre a Terra. Tempo de Revisita; Jensen, 2004

29 SENSORES: Resolução Espectral A resolução espectral dos sensores indica a quantidade de regiões do espectro eletromagnético nas quais o sensor é capaz de gerar uma imagem de níveis de cinza. Bandas Espectrais; Quanto maior a quantidade de bandas ou imagens geradas, maior será a resolução espectral;

30 SENSORES: Resolução Espectral

31 SENSORES: Resolução Espectral

32 SENSORES: Resolução Radiométrica bit (0-127) 8-bit (0-255) 9-bit (0-511) 10-bit (0-1023) Para cada pixel é associado um valor de intensidade denominado número digital (DN) que representa a medida física da quantidade de energia eletromagnética incidente nos detectores do sensor (radiância). O número de bits utilizado para armazenar os números digitais define a resolução radiométrica de uma imagem. Esta indica a quantidade máxima de níveis de cinza que podem ser utilizados para representar uma imagem. O valor zero é associado à cor preta e o valor 255 à cor branca. Jensen, 2004

33 SENSORES: Resolução Radiométrica Fonte:

34 PLATAFORMAS Orbital: Satélites; Aérea: Avião, helicóptero, balão, etc; Terrestre: tripés, carros, guindastes, etc; Fonte: Florenzano (2007)

35 Campo ou Laboratório Sistema Sensor Espectroradiômetro Radiômetro Sistema sensor posicionado próximo ao alvo Tripé Mastro Andaime Torres Elimina o efeito da atmosfera Verdade terrestre PLATAFORMAS: terrestre

36 Aeronaves aéreas estáveis Sensores de varredura ópticoeletrônico; fotográficos, e/ou radar Possibilidade de: coleta de dados e imagens muito detalhadas obtenção de dados de qualquer local obtenção de dados a qualquer hora Problema custo PLATAFORMAS: aérea

37 Sistemas sensores a bordo de satélites artificiais. PLATAFORMAS: orbital Cobertura repetitiva da Terra. Monitoramento dos recursos naturais de grandes áreas. Melhor relação custo/ benefício

38 PLATAFORMAS: orbital

39 PLATAFORMAS: orbital Fonte: NASA

40 PLATAFORMAS: orbital Desde a abertura da Era Espacial, em 1957, milhares de satélites têm sido lançados ao redor da Terra. Fonte:

41 Principais Plataformas Orbitais - QUICKBIRD ( - CBERS ( - LANDSAT (landsat.gsfc.nasa.gov/) - SPOT ( - NOAA ( - ENVISAT ( - ERS ( - SENTINEL (