UTILIZAÇÃO DE TÉCNICAS DE INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS APLICADAS A ESTUDOS GEOMORFOLÓGICOS

Transcrição

1 UTILIZAÇÃO DE TÉCNICAS DE INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS APLICADAS A ESTUDOS GEOMORFOLÓGICOS Ericson Hideki Hayakawa¹ Marta Eichemberger Ummus¹ Clódis de Oliveira Andrades Filho¹ Bruno Rodrigues do Prado¹ Patrícia Fernandes Paula² ¹Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE ² Universidade Estadual de Maringá UEM ericson/marta/clodis/prado {@dsr.inpe.br}, patyfernandes@hotmail.com Resumo: A utilização de dados de sensoriamento remoto e softwares de geoprocessamento permitem a geração de produtos (insumos) de forma mais rápida que os métodos analógicos amplamente utilizados antes do advento de tais tecnologias. Dessa forma, pretende-se aqui sugerir algumas chaves de interpretação e a aplicação de alguns procedimentos de processamento digital de imagens e geoprocessamento, bem como indicar a acessibilidade via internet às imagens CBERS, Landsat e SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) com o intuito de se obter algumas informações sobre as feições mais proeminentes do relevo da região de Curvelo, Minas Gerais. Abstract: The use of remote sensing data and GIS software to enable the generation of products so quickly that the widely used analogue methods before the advent of such technologies. Thus, it is intended to suggest here some keys for the visual interpretation and application of some procedures of digital image processing and GIS, and to indicate the accessibility of internet images CBERS, Landsat and SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) in order to obtain some information on the most prominent features of the topography of the region of Curvelo, Minas Gerais. Palavras-chave: geomorfologia, geoprocessamento, interpretação de imagens Introdução O sensoriamento remoto vem suprindo inúmeras carências informacionais que são utilizadas para diversos fins e áreas de conhecimento, tornando-se importante ferramenta no levantamento de informações sobre o ambiente. Atuando desde técnicas de interpretação visual até técnicas de processamento digital de imagens, o sensoriamento remoto pode ser aplicado em diversas vertentes da geomorfologia (dentre elas a fluvial, costeira, quaternária e a estrutural) apresentando em cada segmento pontos positivos a sua aplicação. Mesmo que as técnicas e métodos automáticos de processamento digital de imagens tenham evoluído significativamente nos últimos anos e seja crucial para tornar o trabalho mais rigoroso e sistemático, o procedimento de interpretação de imagens ainda é essencial em qualquer estudo que contemple análise geomorfológica. Dessa forma, este trabalho traduz-se pelo cumprimento das seguintes tarefas: a) organização de mapas pelo o sistema cartográfico brasileiro; b) acesso e aquisição de dados livres de sensoriamento remoto; c) organização dos planos de informação; d) observação da paisagem em diferentes escalas; e) observação conjunta de dados espectrais e topográficos, com intuito de ressaltar como a partir de simples técnicas de interpretação de imagens, a utilização de diferentes dados de sensores remotos e a representação em diferentes escalas, que podem promover o alcance de resultados relevantes a análise geomorfológica.

2 Procedimentos metodológicos Definiu-se a região de Curvelo (Minas Gerias) como área do estudo, cuja posição no Sistema Cartográfico Brasileiro é Folha SE-23-Z-A para a escala 1: , SE-23-Z-A-II para escala 1: e SE-23-Z-A- II-4 para a escala 1: Na etapa A foi realizada a organização das imagens de satélite em três escalas: 1: ; 1: e 1:50.000, baseando-se na notação das folhas do Sistema Cartográfico Brasileiro, a qual segue a legislação contida na Comissão de Cartografia (COCAR, 1981), que estabelece as escalas-padrão 1: , 1: , 1: , 1: , 1: e 1: A etapa B retratou a aquisição dos dados, os quais estão disponíveis na internet e são gratuitos. Os dados CBERS e Landsat (MSS) encontram-se no site Os dados SRTM foram obtidos do site e os dados Landsat-5/TM foram colhidos do site e As imagens adquiridas possuem datas de aquisição no período de inverno, ou seja, período em que há menor presença de nuvens (cenas TM: 16/07/1990 e 26/06/1997; MSS: 17/06/1975; CBERS: 22/08/2007 e 25/08/2007). A etapa C consistiu na organização dos planos de informação utilizando-se o software SPRING e Global Mapper 9.0. Mesmo com a possibilidade de organizar as diferentes bandas espectrais das cenas em várias composições, adotou-se apenas uma para cada sensor, as quais são: TM R5G4B3, MSS R7G5B4 e CCD R4G3B2. Nas etapas D e E foi realizada a organização das cenas e suas respectivas composições em diferentes escalas de visualização. Adotou-se a escala de 1: , 1: e 1:50.000, além da composição do modelo digital de elevação (MDE). Para a interpretação visual, a descrição da superfície apoiou-se na utilização dos elementos chaves de interpretação, tais como os definidos por Jensen (2000): sombra (definido pela ausência de iluminação solar); localização (longitude e latitude); tamanho (comprimento, largura, perímetro); forma (identificação de formas geométricas: linear, curvilíneo, circular, elíptico, radial, quadrado, retangular, triangular, hexagonal, pentagonal, estrela, amorfo); tons e cores (tons de cinza e sua variação de brilho, componentes de intensidade, matiz e saturação, componentes RGB e suas composições); textura (características do local e seu arranjo espacial, repetições de tons e cores, rugosidade); e modelo (arranjo espacial dos objetos). Considerando que as bandas dos sensores foram relacionadas com o sistema visual RGB, é fundamental obter informações sobre as características de cada sensor utilizado (CCD, TM, MSS e SRTM), além de possuir conhecimento sobre o processo de formação de cores e comportamento espectral dos alvos presentes na cena. Resultados A partir do breve relato dos elementos (técnicas e métodos) que auxiliam na tarefa de interpretação dos produtos gerados, a análise dos resultados contempla: a escala, identificação das feições da superfície,

3 verificação do comportamento espectral e sua representação nas composições elaboradas e a interpretação conforme os elementos chave de interpretação supra citados. Relevo: Sinteticamente, o relevo da área da carta apresenta dois padrões distintos. Para representá-lo, optou-se pela utilização do aplicativo SPRING (Figura 1a) Global Mapper (Figura 1b). Devido as particularidades de cada aplicativo, tem-se diferentes produtos, cada qual com seu potencial de aplicação. a b Figura 1. a) representação MDE da área em relevo sombreado; b) representação MDE com orientação das vertentes Na figura 2, podemos ver que a face leste apresentou relevo significativamente escarpado e com presença de controle estrutural em suas feições observados por estruturas lineares que tem direção predominante Norte/Sul e Leste/Oeste; já a face oeste a relevo predominantemente suave e também com controle estrutural, facilmente observado pelo sistema fluvial da área, que apresenta esporadicamente meandros e formas anômalas como quebras dos cursos d água em ângulos reto. A distinção entre a face leste de relevo escarpado e a face oeste de relevo suave dá-se por estruturas lineares que tem direção predominante Norte/Sul. Figura 2. Indicação do controle estrutural e paleocanal. Sombra: Na área de estudo que contempla a carta, o elemento sombra pode ser perceptível nas três escalas escolhidas e nas quatro formas de representação das cores e bandas, salientando-se sempre a área limite entre o relevo suave e a área escarpada (Fig. 3). Figura 3. Destaque das áreas sombreadas devido ao relevo nas Cenas TM, MSS, CCD e SRTM. Tons e cores: Na imagem SRTM as áreas onde o relevo é mais suave apresenta níveis de cinza claro, já nas áreas onde o relevo é mais escarpado, os tons de cinza apresentam-se mais escuros. Já nas bandas dos

4 sensores ópticos, as cores variam de acordo com a composição das cores do sistema RGB com as bandas de comprimento de onda do IVM, vermelho e verde. Textura: Salientado na imagem SRTM, mas também visualizado nas composições ópticas, o relevo apresenta textura mais homogênea nas áreas onde o relevo é mais suave. Já nos locais onde o relevo é mais acidentado e escarpado, a textura apresenta-se mais grosseira devido a rugosidade da área. Drenagem: predominantemente dendrítica, entretanto, com mudanças em seu padrão de drenagem dada as particularidades da configuração do relevo de cada compartimento. Água: Os corpos d água presentes na área da carta restringem-se a um reservatório localizado na parte oeste da carta, sendo visualizado apenas na carta de escala 1: e a um canal fluvial principal melhor visualizado na escalas de 1: Na Figura 4 podemos analisar os corpos de água que perfazem a área da carta a partir do seu comportamento espectral e da composição das bandas definidas TM (R5G4B3), tem-se que a água apresenta-se na cor azul, com variação para azul escuro e azul claro. A cor azul se deve porque as bandas 5 e 4 do TM são do infravermelho próximo, dessa forma seus comprimentos de onda são totalmente absorvidos pela água, assim não refletem as cores verde e vermelho associadas a tais bandas. Como a banda 3 está associado com a faixa do azul, a água nesta composição fica azul. A variação de azul claro e azul escuro se deve a quantidade de carga suspensa no sistema fluvial, onde a cor azul claro indica mais carga suspensa. Figura 4. Comportamento espectral da água e sua representação na composição TM R5G4B3 Tamanho e Forma: Neste caso observamos que o tamanho e forma variaram de linear a curvilíneo (meandrante) na área que contempla o canal fluvial. Já na área do reservatório, a forma perfaz o relevo da área. Como a rede hidrográfica da área tem alto controle estrutural, nota-se também que o canal fluvial não possui planície de inundação significativa, muitas vezes inexistente. Tons e cores: A partir das composições estruturadas, nota-se que há algumas áreas dos corpos d água que o nível de cinza ou a coloração da composição apresenta maior brilho. Teoricamente isto pode ser indício de que a área apresenta maior concentração de carga suspensa. Modelo: O arranjo espacial da rede de drenagem possui variações de acordo com o relevo da área. Na face leste os canais apresentam-se retilíneos e com forte controle estrutural. Já na face oeste, a rede de drenagem apresenta em algumas áreas apresenta padrão variando de dendrítico a retangular dendrítico.

5 Vegetação: Na Figura 5 podemos analisar a vegetação presente na área da carta a partir do seu comportamento espectral e da composição das bandas definidas, observamos que na composição TM R5G4B3 (Fig. 5a) a vegetação apresenta coloração variando de verde claro a verde escuro. Isto se deve porque nesta composição a banda 4 (infra vermelho próximo) está associada a cor verde, assim, sabendo que a vegetação tem pico de reflexão no IVP devido ao arranjo das propriedades ópticas da folha, o resultado é a cor verde associada. A banda 5 associada a cor vermelha e a banda 3 associada a cor azul são ausentes porque a banda 5 (IVM) é absorvida pela vegetação devido a presença de água, já a banda 3 é absorvida devido a presença de clorofila. Na composição R4G3B2 (Fig. 5c) a vegetação apresenta coloração variando de vermelho claro a vermelho escuro. Isto se deve porque nesta composição a banda 4 (infra vermelho próximo) está associada a cor vermelha, assim, sabendo que a vegetação tem pico de reflexão no IVP devido ao arranjo das propriedades ópticas da folha, o resultado é a cor vermelha associada. a b c Figura 5. a, b, c representam o comportamento espectral da vegetação dos sensores TM, MSS e CCD Considerações finais A partir da organização das cenas nas respectivas escalas de representação e composições espectrais, a análise das imagens cumpriu com o objetivo primário da interpretação de imagens, ou seja, a de examinar as imagens com o objetivo de identificar objetos e seus significados. Referências Bibliográficas EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Divisão de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto Brasil em Relevo. Dados SRTM Carta SE-23-Z-A. Disponível em < Acesso em 19. nov GLOBAL LAND COVER FACILITY. Imagem de satélite. Landsat 5 / Sensor TM - Composição RGB, bandas 7, 5, 4, 3, 2, 1. Órbita/ Ponto 218/73, 219/73. Disponível em < Acesso em 19. nov INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS. Divisão de Geração de Imagens (INPE- DGI). Imagem de satélite. CBERS 1/ Sensor CCD - Composição RGB, bandas 4, 3, 2, 1. Órbita/ Ponto 152/120, 152/121, 153/120, 153/121. Disponível em < Acesso em 19. nov JENSEN, J. R. Remote sensing of the environment: an earth resource perspective. Upper Saddle River, NJ, Prentice-Hall, p.