Sensoriamento - UNEMAT – Campus...

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOENGENHARIA CIVIL

Setembro, 2017.

Sensoriamento

Jensen, 2004

Sensoriamento

Jensen, 2004

SENSORIAMENTO REMOTO: CONCEITOS E APLICAÇÕES

O que é Sensoriamento Remoto?

Lillesand e Kiefer (1994): sensoriamento remoto é a ciênciae a arte de obter informação sobre um objeto, área oufenômeno (alvo) através da análise de dados adquiridospor um dispositivo (sensor) que não está em contatodireto com o objeto, área ou fenômeno sob investigação.

SENSORIAMENTO REMOTO: CONCEITOS E APLICAÇÕES

O que é Sensoriamento Remoto?

ASPRS adopted a combined formal definition ofphotogrammetry and remote sensing as (Colwell, 1997):

“the art, science, and technology of obtaining reliableinformation about physical objects and the environment,through the process of recording, measuring andinterpreting imagery and digital representations of energypatterns derived from noncontact sensor systems”.

• A Brigada de Balões do ExércitoAmericano (1862)

Em abril de 1861, o Prof. ThaddeusLowe subiu num balão para fazer umaobservação do tempo.

Desafortunadamente, fortes ventoscarregaram-no para a Carolina do Sul,onde ele foi preso como um espião daUnião e depois libertado.

Após ver uma demonstração, oPresidente Lincoln concordou eautorizou a constituição desta Brigada,com Lowe no comando.

Apesar da sua utilidade para o Nortedurante a guerra civil americana, aunidade foi desativada em 1863 porqueos balões tinham a não surpreendentetendência de atrair o fogo inimigo.

HISTÓRICO

• A brigada de pombos da Bavária(1903)

Uma tentativa inovadora para evitarperigosos balões foi fixar câmarasleves em pombos-correio. Estascâmaras obtinham fotografias a cadatrinta segundos enquanto o pombobatia asas ao longo de um trajetóriareta em direção ao seu ninho.

Liberar os pombos atrás das linhasinimigas não era uma tarefa fácil.

Adicionalmente, os pombos eram umprato apetitoso para as tropasfamintas que costumavam derrubá-los a tiros.

HISTÓRICO

HISTÓRICO

•Fotografias de um Aeroplano:1909

Wilbur Wright foi o piloto de doisnotáveis eventos na história doSensoriamento Remoto.

As primeiras fotografias de umavião foram tiradas pelopassageiro de Wilbur, L. P.Bonvillain, num vôo dedemonstração na França em 1908.

No ano seguinte, a primeiratomada aérea com uma câmara decinema foi realizada quando outrofotógrafo acompanhou Wright.

HISTÓRICO

A Grande Guerra: 1914-1918

O biplano substituiu o balão na observação das linhas inimigas na luta detrincheiras da 1a guerra mundial. Ao fim da guerra, o valor doreconhecimento fotográfico completo foi reconhecido por ambos os lados:os alemães adquiriram 4.000 fotografias por dia como parte do seuplanejamento para a grande ofensiva de 1918, e o Exército Americanoimprimiu mais de um milhão de fotografias nos quatro últimosmeses da guerra.

Embora as fotografiasfossem muito usadas, foipreciso outra guerra paraprovar a real utilidade doreconhecimento aéreofotográfico.

HISTÓRICO

Jensen, 2004

Jensen 2004

SENSORES

ATIVOS

• Podem ser utilizados tantodurante o dia como durante anoite e em condiçõesatmosféricas adversas

• Utilizam sua própria fonte deREM (radiação eletromagnética)

• Não dependem da REM fornecidapelo Sol

• Os dados produzidos geralmentesão mais difíceis de interpretar

PASSIVOS

• Podem ser utilizados somentedurante o dia

• Desempenho diminui emcondições adversas

• Dependem da radiação solar

• Princípios de funcionamento maissimples

• A interpretação dos dadosgerados é mais intuitiva

Formas de Iteração da energia radiante incidente que atinge umobjeto:

• Reflectância: capacidade de refletir a energia radiante(Reflexão);

• Absortância: capacidade de absorver energia radiante(Absorção);

• Transmitância: capacidade de transmitir energia radiante(Transmissão);

SENSORES

• Os objetos interagem de maneira diferenciada com a energiaeletromagnética, devido a suas diferentes propriedades físico-química ebiológica

• Reflectância de um objeto para cada comprimento de onda, é denominadaassinatura espectral e depende das propriedades do objeto.

SENSORES

Jensen 2004

SENSORES

• Espectro Eletromagnético:

SENSOR PASSIVO:Fotografia

• Espectro Eletromagnético:

SENSOR PASSIVO:Fotografia Analógica

• Filme analógico:

Fonte: http://cienciaemslowmotion.wordpress.com/category/historia-do-filme/

SENSOR PASSIVO:Fotografia Analógica

• Frame (quadro) analógico:

SENSOR PASSIVO:Fotografia Analógica

Fonte: http://www.landsd.gov.hk/mapping/en/lic/lic_pass.htm

• Digitalização: Analógico Digital

– Scanner;

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 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html

SENSOR PASSIVO:Fotografia Digital

• Sensores CCD e CMOS

Fonte:http://heasarc.nasa.gov/docs/xmm/xmmhp_gal_hard_photo_epic.html

• Sensores CCD e CMOS

SENSOR PASSIVO:Fotografia Digital

Fonte: http://www.astrosurf.com/re/abc_camaras_ccd_pre.pdf

SENSOR PASSIVO:Fotografia Digital

• Sensores CCD e CMOS

• Sensores CCD e CMOS

SENSOR PASSIVO:Fotografia Digital

Linear Array: Um arranjo linear de sensores.Nos sensores de armazenagem as cargas sãotransferidas e lidas de um modo serial. Se otempo de leitura for igual ao de integração,então o sensor pode operar continuamente semum obturador. Esse princípio conhecido comopush broom é oferecido em avançadascâmaras lineares montadas em plataformasmóveis, para prover continua cobertura doespaço.

Frame (Quadro) : As cargas são acumuladas nosarranjos de sensores. Estas cargas são entãotransferidas para os arranjos de sensores dearmazenagem. O tempo necessário para a leiturado arranjo de armazenagem excede o tempo deintegração, assim essa arquitetura requer umobturador.

Fonte: Adaptado Schenk (1999)

• Sensores CCD e CMOS

• Imagem digital (Matriz):

SENSOR PASSIVO:Fotografia Digital

Jensen, 2004

SENSORES:Resolução Espacial

• A resoluçãoespacial estárelacionada com acapacidade decada sensor emdetectar os objetosda superfícieterrestre. Destaforma, quantomelhor a resoluçãoespacial, menor oobjeto distinguívelpelo sensor.

Alta Resolução. Resolução Espacial: 1m x 1m

SENSORES:Resolução Espacial

June 1, 2004 June 17, 2004 July 3, 2004

Remote Sensor Data Acquisition

16 days

Jensen, 2004

SENSORES:Resolução Temporal

• A resoluçãotemporal se refereao intervalo detempo em dias ouhoras, que osistema demoraem obter duasimagensconsecutivas damesma regiãosobre a Terra.

• Tempo de Revisita;

SENSORES:Resolução Espectral

• A resolução espectral dossensores indica a quantidadede regiões do espectroeletromagnético nas quais osensor é capaz de gerar umaimagem de níveis de cinza.

• Bandas Espectrais;

• Quanto maior a quantidade debandas ou imagens geradas,maior será a resoluçãoespectral;

SENSORES:Resolução Espectral

SENSORES:Resolução Espectral

8-bit(0 - 255)

9-bit(0 - 511)

10-bit(0 - 1023)

0

0

0

Jensen, 2004

7-bit(0 - 127)0

SENSORES:Resolução Radiométrica

• Para cada pixel é associado umvalor de intensidade denominadonúmero digital (DN) querepresenta a medida física daquantidade de energiaeletromagnética incidente nosdetectores do sensor (radiância).

• O número de bits utilizado paraarmazenar os números digitaisdefine a resolução radiométrica deuma imagem. Esta indica aquantidade máxima de níveis decinza que podem ser utilizadospara representar uma imagem.

• O valor zero é associado à corpreta e o valor 255 à cor branca.

SENSORES:Resolução Radiométrica

Fonte: http://www6.ufrgs.br/engcart/PDASR/resol.html

PLATAFORMAS

Fonte: Florenzano (2007)

• Orbital: Satélites;

• Aérea: Avião,helicóptero, balão,etc;

• Terrestre: tripés,carros, guindastes,etc;

• 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

• Aeronaves aéreas estáveis

• Sensores de varredura óptico-eletrônico; 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

• Sistemas sensores a bordo de satélites artificiais.

• Cobertura repetitiva da Terra.

• Monitoramento dos recursos naturais de grandes áreas.

• Melhor relação custo/ benefício

PLATAFORMAS:orbital

PLATAFORMAS:orbital

PLATAFORMAS:orbital

Fonte: NASA

• Desde a abertura da Era Espacial, em 1957,milhares de satélites têm sido lançados aoredor da Terra.

Fonte: http://rst.gsfc.nasa.gov/Intro/Part2_1x.html

PLATAFORMAS:orbital

Principais Plataformas Orbitais

- QUICKBIRD (www.digitalglobe.com)- CBERS (www.cbers.inpe.br)- LANDSAT (landsat.gsfc.nasa.gov/)- SPOT (http://www.intelligence-airbusds.com/br)- NOAA (www.noaa.gov/)- ENVISAT (http://envisat.esa.int)- ERS (http://earth.esa.int/ers/)- SENTINEL (https://sentinels.copernicus.eu)