Sensoriamento remoto 1. Prof. Dr. Jorge Antonio Silva Centeno Universidade Federal do Paraná 2016

Transcrição

1 Sensoriamento remoto 1 Prof. Dr. Jorge Antonio Silva Centeno Universidade Federal do Paraná 2016

2 Sistemas sensores Conteúdo sistema sensor Plataformas Exemplos de sensores comerciais

3 Pergunta: O que é um sensor? Um exemplo?

4 Classificação dos sistemas Quanto a sensores Energia radiante Ativos Passivos Tipo de produto gerado Imageadores Não imageadores Faixa espectral utiilizada Radiação refletida Radiação emitida (termal)

5 Classificação dos sistemas sensores Terrestres Aéreas Espaciais Na prática não existe uma plataforma ideal para todos os estudos, depende da aplicação.

6 Órbita de plataformas espaciais órbitas equatoriais Geoestacionária

7 Órbita de plataformas espaciais órbitas polares (ou semi-polares) Órbita heliossíncrona.

8 órbitas polares (ou semi-polares) Órbita heliossíncrona.

9 Sun-synchronous orbit of Landsat-4 and -5 after (Lillesand, 1994)

10

11 Tipos de imageadores Imageador de quadro

12

13 varredura eletrônica varredura eletrônica

14

15 Mecanismos de varredura Projeção do sensor... Linha?

16 Tipos de imageadores varredura eletrônica

17 Varredor mecânico padrão produzido no terreno é de zig-zag.

18 Varedura transversal a direciona o feixe na direção perpendicular à linha de vôo.

19 Largura da faixa varrida ângulo máximo ( máx na figura Field of View FOV). Altura da órbita (H) máx Logo: a faixa varrida no terreno: h L = 2 * h tan(0,5 * máx ) Largura da Faixa

20 Optical Mechanical Scanning System

21 Varredor mecânico padrão produzido no terreno é de zig-zag.

22 Compensação do movimento Imageador por varredura Para compensar o deslocamento da plataforma, várias linhas são lidas usando um arranjo linear sensores

23 Padrão de varredura no terreno Deslocamento da plataforma Linha Linha Largura faixa

24 Características das imagens Resolução: Espectral Espacial Temporal radiométrica

25 Resolução espectral Diz respeito ao número e à largura das faixas e espectrais usadas para o registro da imagem. Sistemas com maior número de bandas espectrais (estreitas) são chamados de alta resolução espectral.

26 Mono/Pan cromática Uma imagem monocromática é gerada quando uma única faixa espectral estreita (pode corresponder a uma única cor) é registrada. Uma imagem pancromática é gerada quando uma única faixa larga é registrada. Esta faixa espectral corresponde a várias cores (pan+cromático). B1

27 multiespectral Imagem colorida RGB B1,B2, B3

28 Multiespectral B1,2,3 B4 B5

29 Hiperespectral B1,2,3,4,5,6,...98, 99, 100,101,..., 217, 218, 219, 220

30 Exemplo: 4 bandas 4: 0,5-0,6 5: 0,6-0,7 6: 0,7-0,8 7: 0,8-1,1

31 Sete bandas espectrais

32 Hiperespectral ex: 224 bandas

33 Resolução temporal Intervalo entre duas imagens consecutivas de uma mesma área Os sistemas meteorológicos e de observação da atmosfera têm alta resolução temporal. Associada às características da órbita (equatorial, polar?) Exemplo: imagens para meteorologia: Meteosat

34 Resolução temporal Intervalo entre a tomada de duas imagens seguidas da mesma área.

35 Tsunami Ikonos

36 Aplicação: desmatamentos Longo prazo: Áreas vermelhas correspondem a solo nu.

37 Possibilidade de diminuir o intervalo entre duas imagens apontando os sensores de maneira lateral. Com isto, a mesma área pode ser vista desde duas órbitas próximas.

38 Resolução espacial discretização A discretização resulta do processo de varredura por sensores digitai. Consiste em dividir a área coberta e pequenas unidades, cada uma delas associada a um detetor durante a varredura.

39 Área coberta por cada detetor Devido à abertura do IFOV (Campo instantâneo de visão) cada sensor cobre uma pequena unidade de área, não apenas um ponto. O diâmetro da região coberta pelo sensor na superfície do terreno ( ) é função da altura de vôo (H) e o IFOV ( ). h A projeção do sensor na superfície.

40 A discretização Simplificação do plano da imagem sob forma de uma malha regular finita, cujos elementos têm um tamanho fixo e constante (pixels), onde a energia incidente em cada célula é medida por um elemento detector.

41 Discretização As possíveis posições dos pontos no espaço imagem são restritas a valores inteiros dentro da faixa de variação definida pelo tamanho da grade (NxM) f(x,y) com x=1,2,3,...,n e y=1,2,3,...,m Linha=4, coluna=2, Valor = f(4,2)

42 Base de Alcântara Em Em várias resoluçõe s espaciais

43 Resolução radiométrica - Quantização A energia incidente é uma grandeza contínua, o que demandaria um grande espaço de memória para armazenar a imagem (pouco prático e antieconômico). A gama de valores possíveis que podem ser armazenados é pequena em função da sensibilidade dos sensores. É necessário o armazenamento de apenas uma quantidade finita, mas suficientemente grande, de níveis de energia em lugar de todos os valores possíveis; Solução: uma segunda simplificação, desta vez nos valores de energia.

44 Definir uma escala discreta de possíveis valores entre Lmin Lmax, em função da resolução radiométrica do sistema ( 8 bits? 11 bits). Lmín Lmáx Energia incidente no sensor (contínua) 0 Faixa infinito operacional mín máx Valores armazenados (discretos)

45 O resultado é o armazenamento da energia incidente no sensor usando uma nova escala, composta por valores numéricos inteiros.

46 A imagem deixa de ser analógica (contínua) para ser armazenada como números, valores discretos..

47 Resolução radiométrica Refere-se à quantidade de valores digitais que são usados para armazenar a variação de energia eletromagnética incidente no sensor. Geralmente é definida em função do número de BITS usados para armazenar os dados em formato digital (Quantização).

48 A questão dos bits: 1 BIT, em computador permite armazenar dois valores 0 ou 1. Usando 2 BITS, é possível armazenar 4 valores, pois quatro situações são representadas =0 01=1 10=2 11=3 Usando 3 Bits, 8 valores são possíveis N=2^n Em computadores, em em muitas imagens, são usados 8 BITS, valores. Novos sensores, de alta resolução radiométrica, usam 11 bits.

49 Representação usando 16 tons (valores) 8 tons (valores) 4 tons (valores) 2 tons (valores) Quantização

50 Uma plataforma se desloca a: Altitude: 705 km Se carrega um sensor com FOV=29,45 Qual o L = tamanho 2 * h tan(0,5 * máx) da faixa coberta por este sistema no =2*705 terreno? *tan(29,45/2) =1410*tan(14,725) graus =1410*tan(14,725*3,1416/180) rad =262Km

51 Um sensor é capaz de armazenar dados de: Imagem pancromática com 11 bits Imagem multiespectral com 7 bits Quantos níveis digitais têm estas imagens?

52