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ricardo-vilar-neves
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Objetivo do CursoQue os alunos da rea ambiental compreendam a teoria bsica de Sensoriamento Remoto (SR) para garantir a correta aplicao do SR na Anlise Ambiental. Conhecimento que permita diagnstico de situaes, qualificao com mtodos quantitativos, analise de sries temporais.
Estrutura do Curso1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto 2. Processamento Digital de Imagens 3. Aplicaes em Sensoriamento Remoto 4. Aplicaes com RADAR 5. Atividade Prtica
1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais
Definio de Sensoriamento Remoto"Cincia de observao distnciaBarret & Curtis, 1992
"Medida distncia da assinatura espectral da superfcie da Terra e da atmosfera.Mather, 1987
SR o uso de sensores de radiao eletromagntica para registrar imagens do meio fsico que possam ser interpretadas de modo a gerar informaes teis.Curran, 1995
" a arte e a cincia de estudar a matria sem ter contato fsico com a mesma baseando-se somente da interao da radiao eletromagntica com a matria.Lillesand & Kieffer, 1994
Fotogrametria e SR so a arte, a cincia e a tecnologia de obteno de informao confivel sobre objetos fsicos e o ambiente, atravs do processo de gravao, mensurao e interpretao de imagens e informao digital de padres de energia derivados de sistemas sensores sem contato com o objeto.Colwell - ASPRS (1997)
Relao com outras reas das cincias da informao geogrficaCincias Fsicas Matemtica e Lgica de Programao
Levantamento
Sistema de Informao Geogrfica
Sensoriamento Remoto Cincias Sociais
Cincias Biolgicas
Cartografia
O que podemos observar com uso do Sensoriamento RemotoVariveis Bio-fsicas passiveis de obter informao:
Localizao x, y, z (imagens ortorretificadas) Modelo Numrico do Terreno e Batimetria Vegetao (pigmentos, estrutura, biomassa, ndice de rea foliar, radiao fotossinteticamente ativa, evapotranspirao, estresse) Solos e rochas (umidade, composio, taxonomia, alterao hidrotermal) gua (cor, hidrologia de superfcie, minerais em suspenso, clorofila, matria orgnica) Ar (poluio atmosfrica, temperatura, umidade, CO2) Entre outros ....
Informao e resoluo espacialCela ou pixel a unidade na imagem que corresponde a uma determinada rea no terreno Imagens Digitais so matrizes de valores123 63 47 45 21 185 75 255 5
Resoluo radiomtrica dada pela capacidade de armazenar valores 0-1 = 1bit 0-255 = 8bits
1m x 1m
4m x 4m
10m x 10m
30m x 30m
Informao e resoluo espectralFaixas ou Canais EspectraisCCD-1 CCD-2 CCD-3 CCD-463 3 45 10 27 64 1 4 34 15 52 46 6 72
53 44
a z u l
v e r d e
v e r m e Infravermelho l h o
133 12 123 54 34 0 11 44
23 1
6 76
252 2 53 0
6
62
3 71 2 3
56 62 42 10
233 4 4 45 211 34
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Comprimento de onda (m)
1 3 67 99
212
3
44
4 111 21 69 5 2 3 7 33
Cada faixa espectral tem um sensor...
... que gera matrizes de pontos com valores de brilho energia ...
... Atribuindo nveis de intensidade para cada ponto da matriz temos imagens.
Informao e resoluo temporalMonitorar Eventos ao Longo do TempoImageamento diurno/noturno Tempo de revisita do satlite
Constelao de satlites
Faixa de imageamento Swath
Informao e resoluo radiomtricaEntender para 7 16 32 64 6 poder 5 2 decodificar a 4 MATRIX(Z) e 3 1 visualizar as 2 1 imagens 0 0 0 0 0 0 1 bit = 2 valores 2 bits = 4 valores 3 bits = 8 valores 4 bits = 16 valores 5 bits = 32 valores 6 bits = 64 valores1 3
Quantizao em imagens de satlite7 bits = 128 bits IRS-LISS 8 bits = 256 bits CBERS, LANDSAT 10 bits = IRS-AWiFS 11bits = 2048 bits - IKONOS 16 bits = 65536 bits - ALOS 8 bits = 1byte na memoria
64 bit = como esto codificados ???0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101 0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101 0110010101010101011101010101010101100101010101010111010101010101
1bit = 8 linhas x 8 colunas 4bit = 4 linhas x 4 colunas 8bit = 2 linhas x 2 colunas
Informao de polarizaoPolarizada No Polarizada
Filtro Horizontal
Filtro Vertical
Detalhe da reflexo da luz do sol na gua
Linear
Circular
Elptica
Informao angularConceito de que a variao no ngulo (azimute e nadir) da fonte e do observador causam variaes na interao energia matria Lambertiana perfeita
Lambertiana imperfeita
Anisotropia Caracterstica dos alvos em Funo da Distribuio da Reflectncia Bidirecional (BRDF).
Especular perfeita
Anlise dos dados de sensoriamento remotoProcessamento analgico Interpretao Visual
profundidade tridimensional
Tom e Cor Forma Tamanh o Textur a
Sombr a
Anlise dos dados de sensoriamento remotoProcessamento digital das imagens de satlite informao numrica do pixel da imagem usada para definir classes de alvos Rio Vegetao ripria
Rocha
1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais
Princpios da Radiao EletromagnticaEnergia (J), Frequncia (f) ou Comprimento de onda()Propriedades fsicas da matria: Compreenso da interao entre energia e matria. Fonte de Energia Alvo (objeto) Sensor Fontes da Radiao Eletromagntica
Curtas Longa
As faixas espectrais:
Interaes Energia MatriaIrradincia e Exitncia Alta Energia ondas de comprimento curto
Fluxo radiante
Irradincia
rea
Fluxo radiante
Exitncia Baixa Energia ondas de comprimento longo
rea
Interaes Energia MatriaReflectncia, Absorbncia, Transmitncia Reflectida Absorbncia TransmitidaIncidente = Refletido + Absorvido + Transmitido
Cada material (organizado em molculas e tomos) tem uma relao diferente entre R, A e T.
Telha de vidro
Telha preta
Telha de alumnio
Interaes Energia MatriaFluxo Radiante e Radincia Radincia a medida radiomtrica mais precisa em sensoriamento remoto a intensidade do fluxo radiante de uma determinada rea
Fluxo
rea
0 Medida de intensidade de brilho em um pixel pode ser convertida para radincia (potncia por rea por ngulo slido) 255
Interaes Energia MatriaInteraes com atmosfera
1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais
Sistemas Imageadores e sensoresSistemas SensoresPassivo - utiliza a radiao proveniente do Sol Ativo - que possui sua prpria fonte de radiao eletromagntica emite e recebe a radiao Remotamente Sensoriados: Passivo e Analgico (cmera fotogrfica e videografia) Passivo digital (Cmera, varredura multispectral, sensor de disposio linear e em rea, espectroradimetro) Ativo (RADAR - microondas, LIDAR - Laser e Sonar) Dados auxiliares: campo laboratrio
Plataforma de aquisio de dados
Sistemas Imageadores e sensoresAEROTRASPORTADOAeronave Embraer R-99 IR
MSS
RADAR
Sistemas Imageadores e sensoresTransmisso de dados
ORBITAL
RADAR
OPTICO
PALSAR - Polarizao
Multi-espectral
Stereo Triplete Pancromtico
1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais
Sistemas de imageamentoptico
Caractersticas das faixas espectraisPrincipais faixas do pticoP a n c r o m t i c o Azul Maior penetrao em gua (menor frequncia maior energia) uso em estudos da gua; apresenta alto espalhamento na atmosfera muito empregada em modelos de correo atmosfrica. Pico no visvel entre as faixa de absoro por pigmentos fotossintetizantes do vermelho e do azul, responde a vegetao sadia. Faixa de absoro por clorofila, utilizada em estudos da atividade da vegetao. Tambm utilizada para estudo do solo e rochas (tem menor atenuao atmosfrica entre as faixas do visvel).
Verde Vermelho
Infravermelho Sensvel a estrutura das folhas e suas camadas camadas (caractersticas prximo de transmisso e reflexo), muito empregadas para estudar a estrutura da vegetao. Infravermelho Faixa que sofre altamente absorvida pela gua, sensvel a quantidade de mdio gua na vegetao. Empregada estudos do vigor da vegetao. Tambm utilizada para delimitar corpos de gua. Termal Mede a energia radiante no infravermelho, a temperatura aparente uma funo da emissividade da superfcie. Empregada em analises da atividade geotermal, investigaes geolgicas, estresse da vegetao.
Infravermelho Faixa importante para discriminao de formaes geolgicas de rochas, distante identificao de alterao hidrotermal em rochas.
Sensoriamento Remoto Multi-espectralMulti-espetralidade para identificar alvos
Assinatura Espectral dos Alvos
Quanto maior a resoluo espectral maior a possibilidade de evitar ambiguidades
Sistemas de imageamentoTermalIOS do SIPAM Carvoarias Ilegais Plumas de gua quente Usina Nuclear de Angra dos Reis
Ilhas de calor urbano em Belo Horizonte
Queimada em Cuiab Visvel (Fumaa) Termal
Sistemas de imageamentoRADARLocalizao de Aeronaves e Precipitao
Vazamento de leo Rio de Janeiro
Desmatamento em Rondnia
Sistemas de imageamentoLIDARposio X, Y, Z a partir de ngulos azimutal e nadir e distncia. Monitoramento de Deformaes em Construes
Monitoramento de encostas
Estrutura e Biomassa da Vegetao
Sistemas de imageamentoSonarProximidade de objetos (submarino) Mapeamento de Recifes de Coral Batimetria de fundo ocenico
Dois navios no fundo do mar
1. Fundamentos do Sensoriamento Remoto1.1. Introduo Sensoriamento Remoto 1.2. Princpios da Radiao Eletromagntica 1.3. Sistemas Imageadores (plataformas e sensores) 1.4. Sensoriamento Remoto Multi-espectral 1.5. Plataformas Orbitais
Plataformas OrbitaisCBERS 1-2
Faixas 1 2 3 4 5 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km)
CCD 0,45-0,52 0,52-0,59 0,63-0,69 0,77-0,89 0,51-0,73 20 26 113
IRMSS 0,50-1,10 1,55-1,75 2,08-2,35 10,40-12,50 80 26 120
WFI 0,61-0,69 0,76-0,90 260 3-5 890
PAN 0,50-0,80 2,7 130 27
Plataformas OrbitaisLandsat - TMFaixas 1 2 TM 0,45-0,52 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,90 1,55-1,75 2,08-2,35 20 16 185.2 Termal 10,40-12,50 60 16 185.2
8 bits3 4 5 6 7 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km)
Plataformas OrbitaisResourcesat-1Todos = 7 bits AwiFS = 10bitsFaixas 2 3 4 5 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) LISS-3 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 1,55-1,70 23,5 24 142 LISS-4 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 5,8 5 (visada lateral) 23,5 AWiFS 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 1,55-1,70 260 5 (visada lateral) 737 Mono L4 0,52-0,59 0,62-0,68 0,77-0,86 70 5 70
Plataformas OrbitaisEOS-1 (Terra)Faixas 1 2 3 4 5 6 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) ASTERVNIR 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,86 15 24 142
8 bitsASTER-SWIR 1,6-1,7 2,145-2,185 2,185-2,225 2,235-2,285 2,295-2,365 2,360-2,430 30 5 (visada lateral) 23,5
12 bitsASTER-TIR 8,125-8,475 8,475-8,825 8,925-8,275 10,25-10,95 10,95-11,65 60 5 (visada lateral) 737
Plataformas OrbitaisEOS-1 (Terra)12 bitsFaixa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Comprimento de Onda (mm) 0,620 0,670 0,841 0,876 0,459 0,479 0,545 0,565 0,1230 0,1250 0,1628 0,1652 0,2105 0,2155 0,405 0,420 0,438 0,448 0,483 0,493 0,526 0,536 0,546 0,556 0,662 0,672 0,673 0,683 0,743 0,753 0,862 0,877 0,890 0,920 0,931 0,941 Resoluo Espacial (m) 250 250 500 500 500 500 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Faixa 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Comprimento de Onda (mm) 0,915 0,965 3,660 - 3,840 3,929 - 3,989 3,929 - 3,989 4,020 - 4,080 4,433 - 4,498 4,482 - 4,549 1,360 - 1,390 6,535 - 6,895 7,175 - 7,475 8,400 - 8,700 9,580 - 9,880 10,780 - 11,280 11,770 - 12,270 13,185 - 13,485 13,485 - 13,785 13,785 - 14,085 14,085 - 14,385 Resoluo Espacial (m) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Plataformas OrbitaisALOS - Daichi
8 bitsFaixas 1 2 3 4 Res. Esp.(m) Res. Temp. (dias) Largura (km) AVNIR 0,42-0,50 0,52-0,60 0,61-0,69 0,76-0,89 10 43 70 PRISM 1,6-1,7 2,145-2,185 2,185-2,225 2,235-2,285 2.5 43 35
5 bits 16 bitsPALSAR 8,125-8,475 8,475-8,825 8,925-8,275 10,25-10,95 6-10 5-43 70-300
Plataformas OrbitaisVrios outros satlites em operao, j inoperantes, e outros em planejamento (uma amostra).SPOT (2,5-1150m Multi-espectral) RADARSAT 1 e 2 - SAR
GeoEye (0,41m Pan, 1,64 Multi-espectral) - HiRes QuickBird (0,5 metros Multi-espectral) - HiRes
ERS 1 e 2 (Banda C, 30m) - SAR AQUA (irmo do Terra) NOAA (Meteorolgico) GOES (Meteorolgico) METEOSAT (Meteorolgico) SAC-C (175m Multi-espectral) EROS (0.7 m de resoluo Pan) - HiRes Cartosat (1 m de resoluo Pan) - HiRes
Ikonos 1 e 2 (1m Pan, 4m Multi-espectral) - HiRes 5 RapidEye (6.5m Multi-espectral, 1dia) - AGRICUL DMC (4 m Pan, 31m Multi-espectral) - PRODES EO-1 (30m, ALI 10 e Hyperion com 220 Faixas) TerraSAR (1 a 18m, Banda X, quad pol) - SAR ENVISAT(Banda C, 30m, Optico 300m) - SAR JERS (precessor do ALOS, HH, 12,5) - SAR Landsat-MSS