Sensoriamento Remoto I Engenharia Cartográfica Prof. Enner Alcântara Departamento de Cartografia Universidade Estadual Paulista 2016
Informes! 1) Data da prova #1: 09/05/2016 1) Conteúdo? até a aula anterior a prova; 2) Onde será? vocês serão avisados do local com 1 semana de antecedência. 3) Se alguma modificação for necessária, vocês serão avisados com pelo menos 1 semana de antecedência.
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Satélites e seus Subsistemas Agência Espacial Brasileira AEB <VÍDEO>
Sensores Sensores: são dispositivos capazes de detectar e registrar a radiação eletromagnética, em determinada faixa do espectro eletromagnético, e gerar dados que possam ser transformados em um produto passível de interpretação.
Componentes dos Sistemas Sensores Coletor: recebe a energia; Detetor: capta energia coletada de uma determinada faixa espectral Processador: o sinal registrado é submetido a um processamento para obtenção do produto.
Tipos de Produtos Bandas ND 1 45 2 76.... N 25
Detetores CCD Dispositivo de Carga Acoplada Detetor de Área Detetor Linear
Classificação quanto ao processo de formação das imagens Sistema de Quadros: Estes sensores registram a radiação refletida de uma área da superfície da Terra, em sua totalidade, num mesmo instante. Nesta categoria temos os sistemas fotográficos, os quais formam imagens e os radiômetros, que não formam imagem.
Classificação quanto ao processo de formação das imagens Sistema de Quadros
Classificação quanto ao processo de formação das imagens Sistema de Varredura: A imagem da cena é formada pela aquisição sequencial de imagens elementares do terreno ou elemento de resolução, também chamado de pixel. Nestes, temos os sensores eletro-ópticomecânicos, as câmeras CCD (ex.: CBERS), os radares, entre outros.
Classificação quanto ao processo de formação das imagens Sistema de Varredura
Classificação quanto ao sistema de varredura (imageamento) Sistema de varredura mecânica Também conhecido como Wiskbroom; Sistema de varredura eletrônica Também conhecido como Pushbroom.
Sistema de Varredura Mecânica A rotação do espelho muda o ângulo de incidência da luz e uma nova porção do terreno é escaneada.
Sistema de Varredura Eletrônica Os detetores se movem conjuntamente com o plano do satélite e assim a radiância é medida em intervalos regulares.
Disposição dos Detetores A tecnologia dos detetores podem ser: Detetores discretos; Detetores lineares; Detetores de Área.
Comparação entre os tipos de sensores Tipo de sensor Vantagens Desvantagens Câmera digital (detectores em área) Detetores lineares (Pushbroom) Whiskbroom: escaneamento por espelhos, e detetores discretos únicos (filtros) Whiskbroom: escaneamento por espelhos e múltiplos detectores discretos (filtros) Whiskbroom: escaneamento por espelhos e detetores discretos (elemento de dispersão) Detetores hiperespectrais de área Geometria bem definida, tempo de integração longo Resposta uniforme na direção de voo, sem escâner mecânico, tempo de integração curto Resposta uniforme dos detetores em toda a cena, óptica simples Resposta uniforme dos detetores em toda a cena, óptica simples Resposta uniforme dos detetores em toda a cena, óptica simples, maior quantidade de bandas espectrais com menor largura de banda Resposta uniforme dos detetores na direção de imageamento, sem escâner mecânico, tempo de integração curto, maior quantidade de bandas espectrais com menor largura de banda São necessários muitos detetores São necessários muitos detetores por linha, óptica complexa Tempo curto de permanência em cada pixel, largura da banda e tempo de resposta do detector Largura de banda e tempo de resposta dos detectores Muitos detectores por linha são necessários, maior tempo de resposta dos detetores Muitos detetores por linha são necessários, óptica complexa
Órbitas O caminho percorrido por um satélite é conhecido como sua órbita. As órbitas dos satélites combinam com a capacidade e objetivos dos sensores. A seleção da órbita pode variar em função da altitude, orientação e rotação relativa à Terra.
Altitude Orbital É a distância (em km) do satélite à superfície da Terra. Exerce influência na extensão da área que será vista (cobertura espacial) e os detalhes que poderão ser observados (resolução espacial). Em geral, quanto maior a altitude, maior a cobertura espacial; menor a resolução espacial. Landsat-5-TM Altitude: 705 km Resolução temporal: 16 dias Faixa Imageada: 185 km Resolução espacial: 30 m (visível); 120 m (termal) Spot - 5 Altitude: 823 km Resolução temporal: 26 dias Faixa Imageada: 60x60 km/ 120x600km/ 2250km Resolução espacial: 5-20 m/ Vegetation: 1km Ikonos II Altitude: 681 km Resolução temporal: 3 dias Faixa Imageada: 13 km Resolução espacial: 1-4 m
Inclinação Angular da Órbita É o ângulo, em graus, entre o plano orbital e o plano equatorial. A inclinação da orbita determina, conjuntamente com o FOV do sensor, o limite latitudinal em que o sensor pode observar a Terra.
Período Orbital É o tempo (em minutos) requerido para completar uma órbita. A velocidade da plataforma tem implicações no tipo de imagens que podem ser adquiridas. Uma câmera com órbita baixa precisará de um curto tempo de exposição para evitar 'borramento devido à alta velocidade.
Período Orbital Como estimar o período orbital de um satélite? T 4 2 R 3 orbit GM T = período (min), R orbit = R earth + h (m), h = altitude do satélite (m); G = cte. gravitacional (6.6726 x 10-11 Nm 2 /kg 2 ), M = massa média da Terra (kg). Fonte: Octopus - NASA
Órbita Elíptica A velocidade (v) de um satélite, em órbita elíptica, se modifica, com a distância em relação à Terra. O ponto da órbita em que o satélite se move mais rapidamente é chamado de perigeu, o ponto em que o satélite se move com menor velocidade, apogeu. Fonte: Spacesim
Velocidade de um satélite Como estimar a velocidade (v) de um satélite? v G M R orbit Rorbit 6,47 10 6 m 11 2 2 G 6,673 10 Nm / kg G = cte. gravitacional (6.6726 x 10-11 Nm 2 /kg 2 ), M = massa média da Terra (kg), R orbit = R earth + h (m), h = altitude do satélite (m); Fonte: Octopus - NASA
Período Orbital Problema #1 Um satélite deverá orbitar a uma altura de 100 km acima da superfície da Terra. Determine a velocidade (v), aceleração (a) e período orbital do satélite (T). M = 5,98x10 24 kg; R earth = 6378000 m; h = 100000 m; R orbit = R earth + h Rorbit 6,47 10 6 m 11 2 2 G 6,673 10 Nm / kg v a G M 7,85 10 3 m / s R 2 orbit orbit ( G M) R 9,53 m / s 2
Período Orbital Problema #1 Um satélite deverá orbitar a uma altura de 100 km acima da superfície da Terra. Determine a velocidade (v), aceleração (a) e período orbital do satélite (T). T T T 2 3 4 Rorbit GM 4 (6, 47 10 m) 2 6 3 11 2 2 24 (6, 673 10 Nm / kg ) (5,98 10 kg) 5176s 86 min.
Evidência v G R M 2 Rorbit orbit a ( G M) T 2 3 4 Rorbit GM Notar que nenhuma das três equações utiliza a massa do satélite, somente a massa da Terra. Quando a resistência do ar pode ser negligenciada, e somente a gravidade está presente, a massa de um objeto em movimento não é um fator a ser levado em consideração.
Exercício #1 Calcule a velocidade (km/h), o período (minutos) e a aceleração gravitacional (m/s 2 ) dos seguintes satélites. Satélites Landsat-8 SPOT 7 RapidEye GOES 15 SUOMI NPP METEOSAT-11 NOAA-19 Plotar os resultados em gráficos e realizar uma análise dos resultados obtidos, levando em consideração as 3 Leis de Kepler.
Depósito para os trabalhos Os trabalhos devem ser entregues por meio do Google Drive. Os trabalhos devem estar em.pdf. Use a seguinte formatação: sobrenome.relat_1.pdf Vocês receberão por e-mail, o link para realizar o upload dos trabalhos.
Ciclo de Repetição É o tempo (em dias) entre duas órbitas sucessivas. O tempo de revisita (tempo entre suas imagens sucessivas de uma mesma área) é determinado pelo ciclo de repetição juntamente com a capacidade de apontamento do sensor. Capacidade de apontamento se refere a possibilidade da combinação sensor-plataforma em olhar para o lado, para frente e para trás, não somente para a vertical para baixo. Muitos satélites atuais possuem essa capacidade.
Tipos de Órbitas A maioria das plataformas de sensoriamento remoto são projetadas para seguir uma órbita (basicamente norte sul) na qual, em conjunto com a rotação da Terra (oeste leste), permite a cobertura de grande parte da superfície da Terra em um certo período de tempo. Essas órbitas são conhecidas como quase polar; muitas são Heliossíncronas. Heliossíncrona: nesta órbita, a direção de rotação do plano orbital e o período (ângulo de rotação por dia) são os mesmos do período orbital da Terra; e passam pelo mesmo local da superfície da Terra em horários constantes (hora solar local). Animação
Tipos de Órbitas Satélites em altas altitudes, os quais enxergam a mesma porção da superfície da Terra em todo o tempo, são chamados de órbitas Geoestacionárias. Geoestacionária: o satélite permanece sobre o mesmo ponto em relação à Terra ao longo do tempo. A órbita é circular e a inclinação é zero (sobre o Equador). O satélite está a ~36.000 km de altitude e desenvolve um período orbital de 24 h, o mesmo da Terra. A sua velocidade é aproximadamente a de rotação da Terra. Animação
Tipos de Órbitas Órbita Polar: é uma órbita com inclinação angular entre 80º e 100º. Uma órbita tendo uma inclinação maior que 90º significa que a movimentação do satélite é na direção do oeste. Uma órbita polar permite a observação do globo incluindo os polos. O satélite é programado para orbitar entre 600 km a 1000 km de altitude. Animação
Fonte: Spacesim Tipos de Órbitas
Visualização de Órbita em Tempo Real isat Interactive Satellite Viewer (NASA) < http://science.nasa.gov/isat/ >