Flávio Vaz José Alberto Quintanilha Mariana Giannotti

Transcrição

1 Flávio Vaz José Alberto Quintanilha Mariana Giannotti

2 Estrutura da Aula O que é Sensoriamento Remoto REM Atmosfera e Janelas Atmosféricas Assinatura Espectral Comportamento Espectral dos Alvos: Vegetação, Solos, Água, Urbano Tipos de Resoluções: Espacial, Espectral, Radiométrica e Temporal Aerofotogametria

3 Bibliografia CRÓSTA, A. P. Processamento digital de imagens de sensoriamento remoto. Edição revisada. Campinas. IG/UNICAMP, NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento remoto - princípios e aplicações. Editora Edgar Blücher, 1989, 308p.

4 Sensoriamento Remoto Crescente capacidade de observação da Terra Alguns centrímetros a até quilômetros de resolução espacial Bandas espectrais: visível ao radar Fontes periódicas de informações: estudos multitemporais 4 Fonte: adaptado de Gilberto Câmara (INPE)

5 Fonte: NASA

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7 Mais do que uma imagem bonita Alasca

8 Cores nas imagens de satélite representam valores e dados sobre a Terra. Landsat, Rio Betsiboka, Madagascar.

9 O que é o Sensoriamento Remoto? Utilização de sensores para: a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sobre a superfície da Terra, através da coleta da energia radiante proveniente desse objeto, a conversão desta energia em sinal elétrico (digital) e a correspondente apresentação dessa informação. (Adaptado de Novo, E.M.L., 1989)

10 O que é o Sensoriamento Remoto? Utilização conjunta de sensores e equipamentos para: processamento de dados, equipamentos de transmissão de dados, colocados a bordo de aeronaves (ou outras plataformas), com o objetivo de estudar eventos, fenômenos e processos que ocorrem na superfície do Planeta Terra, a partir do registro e da análise das interações entre a REM (Radiação EletroMagnética) e as substâncias que os compõem em suas mais diversas manifestações. (Adaptado de Novo, E.M.L., 2008)

11 Quando a energia incide na superfície terrestre, parte é absorvida, parte é refletida de volta para o espaço. Image Science & Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center - ISS007E10807

12 Sensores medem a energia refletida da superfície terrestre.

13 Sensoriamento Remoto Elementos fundamentais Energia eletromagnética (B) Fonte ( A ),( D ) Sol ou fonte eletrônica Objeto ( C ) Sensor ( D ) Objetivo Detectar a interação entre a radiação eletromagnética (REM) e os objetos na Terra Obter uma imagem Fonte: LGP / EPUSP

14 Radiação Eletromagnética (REM) Fontes de REM Naturais SOL TERRA Artificiais RADAR LASER SONAR A escolha depende do interesse da pesquisa, da precisão requerida e dos custos envolvidos

15 Radiação Eletromagnética (REM) A REM interage de forma diferenciada com os materiais, podendo ser absorvida, transmitida ou refletida. Fonte: Adaptado de Lillesand et al, 2004 (p.12).

16 Espectro Eletromagnético Intervalo contínuo de energia em comprimento de onda. Divisão didática. Fonte: adaptado de Nasa (2013)

17 Unidades de medida Unidades de comprimento de onda mais comuns em SR UNIDADE Quilômetro km Metro m DISTÂNCIA m 1 m Centímetro cm 10 2 m = 0,01 Milímetro mm 10 3 m = 0,001 Mícron Micrômetro m 10 6 m = 0, Nanômetro nm 10 9 m = 0, Angstron m = 0,

18 Espectro Eletromagnético Faixas importante para SR Faixa do visível ao infravermelho Faixa do microondas (RADAR) Fonte: LGP / EPUSP

19 Os sensors do Landsat foram desenhados para detectar comprimentos de onda do visível e infravermelho.

20 Janelas Atmosféricas Bandas de Absorção da atmosfera Regiões do ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO (E.E.) para os quais a atmosfera é opaca, não permitindo a passagem da RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) Janelas atmosféricas Regiões do E.E. onde a atmosfera é transparente à radiação proveniente do Sol

21 Janelas Atmosféricas Air Force Cambridge Research Lab.

22 Comportamento Espectral dos Alvos I = Incidente A = Absorvida T = Transmitida R = Refletida Fonte: LGP / EPUSP

23 Assinatura Espectral: intensidade relativa com que cada corpo reflete ou emite a REM nos diversos comprimentos de onda (curvas de reflectância x comprimento de onda)

24 Assinatura Espectral SPOT Pan IKONOS Pan 4 Amostras representativas Reflexão dos alvos, como aparecerão na imagem (brilho) Pan 4 CBERS CCD % LANDSAT TM / EM Pan - ETM+ 50 Solo Reflectância Vegetação 10 Água 0 0,4 24 Azul 0,6 Verde Vermelho Visível 0,8 1,0 Infra-vermelho próximo 1,2 1,4 1,6 Comprimento de onda 1,8 Infra-vermelho médio 2,0 2,2 2,4 2,6 m Fonte: INPE

25 Imagem de Satélite Fonte: Nasa

26 Imagem de Satélite Fonte: Nasa

27 Comportamento Espectral dos Alvos O que é? É o estudo da reflectância espectral de alvos (objetos) como a vegetação, solos, minerais e rochas, água Ou seja: É o estudo da interação da REM com as substâncias da superfície terrestre.

28 Comportamento Espectral dos Alvos Fatores que interferem nas medidas do comportamento espectral dos alvos A) Método de aquisição dos dados B) Geometria da aquisição dos dados C) Parâmetros atmosféricos D) Parâmetros relativos ao alvo

29 Vegetação x Geometria de Aquisição Fonte: Laerte Guimarães Ferreira (UFG LAPIG)

30 Vegetação x Geometria de Aquisição Fonte: Laerte Guimarães Ferreira (UFG LAPIG)

31 Fonte: Teresa G. Florenzano

32 Água Líquida (0,38 a 0,7 m) = baixa reflectância, acima de 0,7 m água absorve toda REM Nuvens (0,38 a 2,5 m) altissima reflectância Neve (0,7 a 1,2 m) = alta reflectância, decréscimo rápido, (1,4 e 2,0 m) baixa ref. Fonte: LGP / EPUSP

33 Solos Umidade, matéria orgânica, textura, rugosidade e ferro. Fonte: LGP / EPUSP

34 Azul Verde Vermelho Reflectância (%) Vegetação Pigmentos da folha Estrutura celular interna da folha Conteúdo de água Fatores determinantes da reflectância da folha Absorção por clorofila e xantofila, carotenos, Absorção por água Bandas de absorção Comprimento de onda (µm) Visível Infravermelho próximo Infravermelho Infravermelho médio Região espectral Clorofila (0,45 a 0,67 m) Fonte: Laerte Guimarães Ferreira (UFG LAPIG)

35 Reflectância Solos x Vegetação 0.8 RED NIR SWIR Solo Veg Comprimento de Onda (nm) Fonte: Laerte Guimarães Ferreira (UFG LAPIG)

36 Urbano: vários materiais

37 Urbano: vários materiais

38 Superfícies construídas ou urbanizadas Concreto até 0,6 m = baixa reflectância (0,6 a 1,3 m) = alta reflectância Asfalto é semelhante ao concreto, porém níveis mais baixos

39 Assinatura Espectral: Concreto Composição do material Tipo de estrutura da superfície Tempo de uso Geometria de iluminação

40 Assinatura Espectral: Asfalto GDS376

41 Assinatura Espectral: Asfalto Tar GDS346

42 Comportamento Espectral: Alvos Urbanos Fonte: Souza, Kux (2011)

43 Comportamento Espectral: Alvos Urbanos Sup. limpa, canelada Revestida, oxidada Fonte: Souza, Kux (2011)

44 Comportamento Espectral: Alvos Urbanos

45 Sensores Hiperespectrais Imagem Hiperespectral Seleção de Áreas de Interesse (ADI) ADI 1 ADI 2 ADI n Detecção de Vias com Asfalto Classificação dos Defeitos do Asfalto Índice por Categoria de Defeito (IGI 1 ) Índice por Categoria de Defeito (IGI 2 ) Índice por Categoria de Defeito (IGI m ) Índice Geral de Defeitos (IGG) Fonte: Resende et al. 2012

46 Comportamento Espectral Asfalto Fonte: Resende et al. 2012

47 Sensoriamento Remoto Sensoriamento Remoto Crescente Capacidade de Observação da Terra Satélites de Observação - 1 metro a 1 Km de resolução Bandas Espectrais visível ao radar Fontes Periódicas de Informações 47 Fonte: Gilberto Câmara / INPE

48 Catálogo de Imagens

49 Catálogo de Imagens

50 Tipos de Resolução resolução espectral resolução espacial resolução radiométrica resolução temporal

51 Tipos de Resolução resolução espectral resolução espacial resolução radiométrica resolução temporal

52 Satélites e Sensores: Landsat 7 CARACTERÍSTICAS DOS IMAGEADORES Imageadores > TM (LANDSAT 5) ETM+ (LANDSAT 7) Bandas espectrais 0,45-0,52 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,90 1,55-1,75 10,4-12,5 0,45-0,52 0,53-0,61 0,63-0,69 0,78-0,90 1,55-1,75 10,4-12,5 Resolução espacial (m) 2,08-2,35 30m 120 m (termal) 2,08-2,35 0,52-0,90 (pan) 30 m 60 m (termal) 15 m (pan) Período de revisita 16 dias 16 dias Largura da faixa imageada 185 km 185 km

53 Satélites e Sensores: ASTER The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) Subsystem Bands Spatial Resolution Swath Width Spectral Range Temporal Coverage VNIR 3-Nadir bands, 1-Backward looking 15 m 60 km Band 1: um Band 2: um Band 3: um Band 3B: um 16 days SWIR 6 bands 30 m 60 km Band 4: um Band 5: um Band 6: um Band 7: um Band 8: um Band 9: um 16 days TIR 5 bands 90 m 60 km Band 10: um Band 11: um Band 12: um Band 13: um Band 14: um 16 days

54 Satélites e Sensores: AVIRIS Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer Altitude de 20 km 224 bandas entre 0,4 a 2,5 m NASA

55 Tipos de Resolução resolução espectral resolução espacial resolução radiométrica resolução temporal

56 CBERS (2006) 20m de resolução

57 Aster (2006) 15m de resolução

58 Ikonos (2003) 1m de resolução

59 Tipos de Resolução resolução espectral resolução espacial resolução radiométrica resolução temporal

60 Resolução Radiométrica

61 Resolução Radiométrica a) b) Efeitos da mudança da resolução radiométrica sobre o contraste das imagens Número de níveis de quantização: (a) 2 (b) 4 (c) 8 (d) 16 (e) 32 (f) 64 c) d) e) f)

62 Tipos de Resolução resolução espectral resolução espacial resolução radiométrica resolução temporal

63 Satélites e Sensores: MODIS MODIS - MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer Bandas Resolução espacial Largura da Faixa Resolução temporal 36 bandas Near-IR and Red (250 m), Blue, Green, and 3 IR bands (500 m), bands 9-36 (1000 m) 2330 km 1-2 days revisit Satellite Data Clearinghouse.mht

64 Satélites e Sensores: Landsat 7 CARACTERÍSTICAS DOS IMAGEADORES Imageadores > TM (LANDSAT 5) ETM+ (LANDSAT 7) Bandas espectrais 0,45-0,52 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,90 1,55-1,75 10,4-12,5 0,45-0,52 0,53-0,61 0,63-0,69 0,78-0,90 1,55-1,75 10,4-12,5 Resolução espacial (m) 2,08-2,35 30m 120 m (termal) 2,08-2,35 0,52-0,90 (pan) 30 m 60 m (termal) 15 m (pan) Período de revisita 16 dias 16 dias Largura da faixa imageada 185 km 185 km

65 Produtos Imagens Fonte: Mauricio Moreira, INPE

66 Aerofotogrametria: levantamentos para cartografia levantamento de campo topografia, geodésia levantamento orbital 70-90: escalas pequenas ( 1: / 1: / 1: ) 90-atual: escalas pequenas e médias ( 1:50.000, 1: ) levantamento aerofotogramétrico 1ª Guerra Mundial: reconhecimento e medições 2ª Guerra Mundial: aperfeiçoamento tecnológico 70-90: computadores integrados 90-atual: tecnologia digital (coleta / processamento e produtos) Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

67 A Aerofotogrametria é uma técnica que tem como objetivo elaborar mapas mediante fotografias aéreas tomadas com câmaras aerotransportadas (eixo ótico posicionado na vertical), utilizando-se aparelhos e métodos estereoscópicos. Fonte: Ana Cristina Oliveira Cancoro de Matos

68 Estereoscopia Estereoscopia (do grego (stereos), "firme, duro, sólido" + (skopeo), "ver", "observar") é uma técnica usada para se obter informações do espaço tridimensional, através da análise de duas imagens obtidas em pontos diferentes. Temos dois olhos: noção de profundidade e distância dos objetos. Fonte: Ana Cristina Oliveira Cancoro de Matos

69 Estereoscopia Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

70 Cobertura Aerofotogramétrica 30% - Recobrimento lateral entre linhas de vôo Foto 1 Foto 2 Foto 3 Foto 4 Faixa 1 região a ser mapeada Faixa 2 Foto 8 Foto 7 Foto 6 Foto 5 Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

71 Cobertura Aerofotogramétrica 60% - Recobrimento Longitudinal Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

72 Planejamento do Vôo Fatores: escala do mapeamento escala das fotografias / altitude relevo altitude de vôo / sobreposição das fotografias cobertura do solo (urbano / rural) apoio topográfico / geodésico produto (resolução-dpi / cores / layers) restituição (vetores) ortofoto / mosaico (imagens) Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

73 Execução do Vôo Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

74 AEROTRIANGULAÇÃO definição de um conjunto de fotografias amarração das fotografias (pontos de enlace) amarração do bloco de fotos ao terreno (pontos de controle) ajustamento matemático dos dados imagens OK para estereoscopia Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

75 AEROTRIANGULAÇÃO Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

76 AEROTRIANGULAÇÃO Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

77 RESTITUIÇÃO FOTOGRAMÉTRICA extração de elementos em 3D critério escala do mapeamento operação manual / fotointerpretação Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

78 Ortofoto Ortofoto Imagem retificada quanto a variação do relevo e escala, apresentando como principal propriedade a projeção ortogonal, semelhante a um mapa. Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

79 Ortofoto Fotografia aérea projeção cônica / Ortofoto projeção ortogonal imagem retificada escala uniforme projeção ortogonal carta / mapa Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

80 Ortofoto: Etapas Desenvolvidas Fotografia aérea Pontos de apoio Scanner Ajuste triangulação MDT Ortofoto Arquivos Digitais Plotagem Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

81 Ortofoto Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

82 Restituição Planimetria (vetor) Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

83 Sobreposição imagem + vetor Fonte: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega

84 Links com referências ila.htm ensing.pdf