UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: Geoprocessamento para aplicações ambientais e cadastrais

Profª. Adriana Goulart dos Santos

Fundamentos de Sensoriamento Remoto

Sensoriamento Remoto

Pode ser entendido como um conjunto de atividades que

permite a obtenção de informações dos objetos que compõem

a superfície terrestre sem a necessidade de contato direto com

os mesmos.

Transferência de dados

Objeto - Sensor

Energia eletromagnética

Atividades para obtenção de informações dos objetos que

compõem a superfície terrestre:

Detecção

Aquisição

Análise (interpretação e extração de informações) da

energia eletromagnética emitida ou refletida pelos objetos

terrestres e registradas por sensores remotos

Energia eletromagnética utilizada na obtenção dos dados por

sensoriamento remoto:

Radiação eletromagnética

• RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

= v / f

= comprimento de onda

v = velocidade de propagação da onda

f = frequência de propagação da onda

Principal fonte de radiação:

SOL

Energia Eletromagnética

A energia eletromagnética pode ser ordenada de maneira contínua em

função de seu comprimento de onda ou de sua frequência, sendo esta

disposição denominada de espectro eletromagnético.

Espectro Eletromagnético

O EM apresenta subdivisões de acordo com as características

de cada região.

Regiões do Espectro Eletromagnético

Radiação Gama: é emitida por materiais radioativos

e, por ser muito penetrante (alta energia), tem

aplicações em medicina (radioterapia) e em

processos industriais (radiografia industrial).

Regiões do Espectro Eletromagnético

Raio X: é produzido através do freamento de elétrons

de grande energia eletromagnética. Seu médio poder

de penetração o torna adequado para uso médico

(raio X) e industrial (técnicas de controle industrial).

Regiões do Espectro Eletromagnético

Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol,

sendo emitida na faixa de 0,003 μm até aproximadamente

0,38μm. Seu poder de penetração a torna nociva aos seres

vivos, porém esta energia eletromagnética é praticamente toda

absorvida pela camada de ozônio atmosférico.

Regiões do Espectro Eletromagnético

Visível (LUZ): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que

podem ser detectadas pelo sistema visual humano. A

sensação de cor que é produzida pela luz está associada a

diferentes comprimentos de ondas.

violeta: 0,38 a 0,45μm

azul: 0,45 a 0,49 μm

verde: 0,49 a 0,58 μm

amarelo: 0,58 a 0,6 μm

laranja: 0,6 a 0,62 μm

vermelho: 0,62 a 0,70 μm

O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO - REGIÃO DO VISÍVEL

Regiões do Espectro Eletromagnético

Infravermelho (IV): é a região do espectro que se estende de

0,7 a 1000 μm e costuma ser dividida em três sub-regiões:

IV próximo: 0,7 a 1,3 μm

IV médio: 1,3 a 6 μm

IV distante: 6 a 1000 μm

Regiões do Espectro Eletromagnético

• Infravermelho próximo: a EM é encontrada no

fluxo solar ou mesmo em fontes convencionais de

iluminação (lâmpadas incandescentes)

• Infravermelho médio e distante (também

denominadas de radiação termal): a EM é

proveniente da emissão eletromagnética de objetos

terrestres

Regiões do Espectro Eletromagnético

Microondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por

sistemas eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região

do espectro de 1mm até cerca de 1m. Os feixes de microondas

são emitidos e detectados pelos sistemas de radar (radio

detection and ranging).

Regiões do Espectro Eletromagnético

Radio: é o conjunto de energias de freqüência menor que

300MHz (comprimento de onda maior que 1m). Estas ondas

são utilizadas principalmente em telecomunicações e

radiodifusão.

Quantidade da energia eletromagnética refletida pelos

objetos terrestres

Interações entre a energia e estes objetos

resulta

Propriedades fisíco-químicas e biológicas

determinadas

O sensoriamento remoto baseia-se na aquisição de informações armazenadas pelos sensores, que captam a energia eletromagnética irradiada por um objeto.

A energia refletida por objetos da superfície física da terra é transmitida aos sensores em forma de ondas eletromagnéticas.

A informação recebida pelo sensor pode ser codificada em termos de frequência e intensidade da onda.

Os objetos da superfície terrestre refletem e absorvem

seletivamente energia eletromagnética, devido a sua

diferente composição molecular. Esta característica,

denominada assinatura espectral dos objetos permite

identificá-los numa imagem de sensoriamento remoto

O comportamento espectral de um objeto pode ser definido como o

conjunto de valores sucessivos da reflectância ao longo do espectro

eletromagnético

• Os processos de emissão, absorção, reflexão e

transmissão ocorrem simultaneamente e suas intensidades

relativas caracterizam a matéria em investigação.

• Dependendo das características físicas e químicas dos

objetos, os quatro processos ocorrem com intensidades

diferentes em diferentes regiões do espectro

• Esse comportamento espectral das diversas substâncias

é denominado assinatura espectral e é utilizado em

Sensoriamento Remoto para distinguir diversos materiais

entre si.

• Qualquer fonte de energia eletromagnética é

caracterizada pelo seu espectro de emissão, o qual pode

ser contínuo ou distribuído em faixas discretas.

Cada objeto na superfície terrestre apresenta uma curva, que indica a

refletância espectral de cada um deles, nas diferentes bandas espectrais

que compõem os sensores remotos. Cada objeto reflete de forma

distintas nas bandas do visível e do infravermelho.

Quanto maior for o pico de refletância neste gráfico, mais clara será a cor do objeto

(alvo) caracterizado na imagem, quanto menor for o pico de refletância no gráfico,

mais escura será a cor do objeto caracterizado na imagem.

Vegetação

A molécula de clorofila capta energia na região do azul

e do vermelho

O verde não é absorvido é refletido

A vegetação sadia é enxergada como verde

Por que a vegetação é verde?

Vegetação

Vegetação

O comportamento espectral da vegetação depende: •Comprimento de onda da energia eletromagnética

•Do estágio do desenvolvimento da vegetação

•Do sistema de cultivo e manejo

•De fatores ambientais

•Do tipo de solo e nutrientes

•Ângulo de elevação solar

•Estado fitossanitário da planta

Sistema de cultivo e manejo

Solos

As combinações e arranjos dos materiais constituintes dos solos

definem o seu comportamento espectral

• Constituição mineral

•Matéria orgânica

•Umidade

•Granulometria

Principais fatores

Solos

A maior parte da energia incidente sobre o solo é refletida ou absorvida e

uma pequena quantidade é transmitida

Solos

Água

Água no estado líquido Baixa reflectância

Água em forma de nuvens Alta reflectância

Água em forma de neve Elevada reflectância

Comportamento espectral dos alvos de uma área urbana

% D

E R

EF

LE

CT

ÂN

CIA

.3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 1.0 1.1 1.2 1.3

70

60

50

40

30

20

10

0

COMPRIMENTO DE ONDA (m)

Concreto

Asfalto

Solo exposto

Cascalho

Telhado

COMPRIMENTO DE ONDA (m)

SOLO ARENOSO

GRAMA

PINHEIRO

ÁGUA COM

SEDIMENTOS

% D

E R

EF

LE

CT

ÂN

CIA

60

20

100

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

60

20

100

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

COMPRIMENTO DE ONDA (m)

Melhorar a interpretação de imagens

Obter e analisar as medidas de reflectância dos objetos

terrestres

Relações existentes entre o comportamento espectral

dos objetos e suas propriedades

Melhor compreensão

Portanto...

Sintetizando uma imagem colorida (fonte – INPE)

Imagem Colorida

Em A, a vegetação aparece escura, na imagem B, onde a reflectância é maior,

aparece em tonalidade mais clara e na imagem C, onde a clorofila absorve a

radiação vermelha, aparece novamente mais escura. É fácil entender porque a

vegetação aparece verde na imagem colorida.

Imagem falsa cor (fonte – INPE)

Imagem Falsa cor

Utilizou-se a cor básica azul

para representar o registro da

banda verde, a cor verde para

representar o registro da banda

vermelha e a cor vermelha para

representar o registro da banda

infravermelha.

Imagem falsa cor

Composição falsa cor

Comportamento espectral dos alvos:

Exercício 1.4