Apostila Envi Lga

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Dep. de Geociências Instituto de Ciências Humanas (ICH) Universidade Federal do Juiz de Fora (UFJF). e-mail: [email protected] / www.ufjf.br/lga 1 FOTOINTERPRETAÇÃO E SENSORIAMENTO REMOTO PROFESSOR: RICARDO T. ZAIDAN ALAN BRONNY ALMEIDA PIRES DE MOURA ICH/DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS GEO 019 PRÉ-REQUISITO: CARTOGRAFIA TEMÁTICA

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    FOTOINTERPRETAO E SENSORIAMENTO REMOTO

    PROFESSOR: RICARDO T. ZAIDAN

    ALAN BRONNY ALMEIDA PIRES DE MOURA

    ICH/DEPARTAMENTO DE GEOCINCIAS

    GEO 019 PR-REQUISITO: CARTOGRAFIA TEMTICA

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    SOFTWARE ENVI

    O software ENVI - Environment for Visualizing Image, possui todo um aparato de ferramentas profissionais para

    anlise e processamento de imagens geoespaciais, que permite extrair diversas informaes de imagens para vrios fins. O

    ENVI considerado completo para visualizao, explorao, anlise e apresentao de dados na rea de Sensoriamento

    Remoto/SIG.

    INICIANDO O ENVI 5.0:

    Iniciar Todos os Programas ENVI 5.0 ENVI

    INSERIR UMA IMAGEM LANDSAT ATRAVS DO TOOLBOX:

    V em Raster Management Layer Stacking

    Aps abrir a janela Layer Stacking Parameters clique em: Import File Open New File Selecione todas

    as imagens (esse cone: ) na pasta 217-75 dentro de Cenas Brutas (dica: para selecionar todas as imagens, mantenha pressionada a tecla Ctrl).

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    Na caixa Layer Stacking Input File selecione todas as imagens que voc acabou de abrir e clique em OK. Observe as informaes contidas na janela de parmetros.

    Na caixa Output Results Clique em Choose (para escolher o local onde voc deseja salvar a imagem e o nome do arquivo: crie uma pasta com o seu nome dentro da pasta Aula ENVI e salve o arquivo com nome de 217-75) de OK

    Aps ter carregado as Bandas Espectrais note que a visualizao da imagem ser em tons de cinza (Gray Scale).

    Selecione a ferramenta Data Manager na barra de ferramentas.

    Desa a barrinha da janela Data Manager at o fim e voc encontrar 6 bandas (1,2,3,4,5,7) disponveis.

    Cada uma das bandas disponveis da imagem apresentam intervalos espectrais diferentes e, portanto apresentam

    aplicaes diferentes. A tabela a seguir apresenta as principais caractersticas de cada banda disponvel em uma imagem

    Landsat 5, escolha uma de acordo com o seu interesse e clique em Load Data para carrega-la. (Exceto a banda 6)

    Banda

    Intervalo

    espectral

    (m)

    Principais caractersticas e aplicaes das bandas TM do satlite LANDSAT-5

    1 (0,45 - 0,52)

    Apresenta grande penetrao em corpos de gua, com elevada transparncia, permitindo estudos batimtricos. Sofre

    absoro pela clorofila e pigmentos fotossintticos auxiliares (carotenides). Apresenta sensibilidade a plumas de

    fumaa oriundas de queimadas ou atividade industrial. Pode apresentar atenuao pela atmosfera.

    2 (0,52 - 0,60) Apresenta grande sensibilidade presena de sedimentos em suspenso, possibilitando sua anlise em termos de

    quantidade e qualidade. Boa penetrao em corpos de gua.

    3 (0,63 - 0,69)

    A vegetao verde, densa e uniforme, apresenta grande absoro, ficando escura, permitindo bom contraste entre as

    reas ocupadas com vegetao (ex.: solo exposto, estradas e reas urbanas). Apresenta bom contraste entre

    diferentes tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e floresta). Permite anlise da vanao litolgica em

    regies com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da drenagem atravs da visualizao da mata galeria e

    entalhe dos cursos dos rios em regies com pouca cobertura vegetal. a banda mais utilizada para delimitar a

    mancha urbana, incluindo identificao de novos loteamentos. Permite a identificao de reas agrcolas.

    4 (0,76 - 0,90)

    Os corpos de gua absorvem muita energia nesta banda e ficam escuros, permitindo o mapeamento da rede de

    drenagem e delineamento de corpos de gua. A vegetao verde, densa e uniforme, reflete muita energia nesta

    banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta sensibilidade rugosidade da copa das florestas (dossel

    florestal). Apresenta sensibilidade morfologia do terreno, permitindo a obteno de informaes sobre

    Geomorfologia, Solos e Geologia. Serve para anlise e mapeamento de feies geolgicas e estruturais. Serve para

    separar e mapear reas ocupadas com pinus e eucalipto. Serve para mapear reas ocupadas com vegetao que

    foram queimadas. Permite a visualizao de reas ocupadas com macrfitas aquticas (ex.: aguap). Permite a

    identificao de reas agrcolas.

    5 (1,55 - 1,75)

    Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo para observar estresse na vegetao, causado por

    desequilbrio hdrico. Esta banda sofre perturbaes em caso de ocorrer excesso de chuva antes da obteno da cena

    pelo satlite.

    6 (10,4 - 12,5) Apresenta sensibilidade aos fenmenos relativos aos contrastes trmicos, servindo para detectar propriedades

    termais de rochas, solos, vegetao e gua.

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    7 (2,08 - 2,35)

    Apresenta sensibilidade morfologia do terreno, permitindo obter informaes sobre Geomorfologia, Solos e

    Geologia. Esta banda serve para identificar minerais com ons hidroxilas. Potencialmente favorvel discriminao

    de produtos de alterao hidrotermal.

    Teste vrias bandas para observar as diferenas entre elas.

    Vamos aprender agora como melhorar a aparncia da imagem que voc escolheu atravs das ferramentas manuais

    de brilho e contraste presentes na barra de ferramentas do ENVI.

    Para isso basta arrastar para esquerda ou para a direita as barrinhas. A barra da esquerda representa o brilho e a da

    direita o contraste. Faa diversos testes e observe as diferenas na imagem.

    Agora que voc j sabe trabalhar com as imagens em escala de cinza e reala-la com as ferramentas de brilho e o

    contraste, vamos aprender a compor uma imagem coloria (RGB).

    COMPOSIO DE BANDAS

    Para realizar a juno das bandas e compor uma imagem colorida (RGB Color) voc deve selecionar a ferramenta

    Data Manager na barra de ferramentas.

    Ao descer a barrinha da janela Data Manager voc encontrar as 6 bandas (1,2,3,4,5,7) disponveis. (conforme fizemos anteriormente).

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    Para realizar uma composio basta clicar sobre as bandas que voc deseja combinar (para isso utilize a tabela a

    seguir). No se esquea de clicar no boto Load Data aps selecionar as 3 bandas.

    COMBINAES USUAIS DE BANDAS PARA O LANDSAT TM:

    Bandas 3-2-1: Composio das cores naturais.

    Bandas 7-4-1: Interpretao geolgica.

    Bandas 7-4-3: Interpretao geolgica.

    Bandas 4-3-2: Vegetao aparece em vermelho.

    Bandas 4-5-3: Diferenciao do uso da terra.

    Na realidade, possvel usar quaisquer junes de trs bandas para se produzir uma composio colorida. No

    entanto, uma seleo cuidadosa das mesmas necessria, para que a combinao dessas bandas contenha a informao

    espectral realmente desejada.

    Faa diversos testes de composies e observe os resultados.

    OBS: A imagem ser composta nas bandas desejadas, mas ser necessrio realizar um pequeno tratamento para

    que as cores se ajustem corretamente. Para isso utilizaremos agora alguns realces de contraste padronizados:

    Clique em No Stretch na barra de ferramentas. Ser mostrado uma srie de possveis ajustes.

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    Realce linear: Linear usa valor mximo e o valor mnimo para aplicar um aumento linear de contraste.

    Linear 2%: A funo linear 2% corta 2 % dos valores extremos no histograma da imagem para aplicar o aumento de contraste linear.

    Equalizao: Equalizao aplica um realce de equalizao no histograma da imagem.

    Gaussiano: Gaussiano aplica um aumento gaussiano de contraste, ou normalizao de contraste, com um valor mdio de 127 e 3 desvios padres.

    Raiz Quadrada: Raiz Quadrada tira a raiz quadrada do histograma de entrada e aplica um realce linear neste.

    O que melhor se ajusta visualmente o Linear 2% que fornece o ajuste padro.

    Observe sua imagem composta navegando por ela.

    Agora que voc j sabe como inserir uma imagem no ENVI e compor as bandas, repita o procedimento para

    inserir a imagem subsequente do imageamento do satlite.

    Selecione as imagens na pasta 217-76 dentro de Cenas Brutas.

    (caso tenha problemas volte aos passos iniciais desse tutorial)

    Aps terminar o procedimento observe que a imagem foi inserida logo a baixo da primeira imagem de forma que

    elas no se encaixam corretamente, alm de apresentarem contrastes diferentes.

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    Para corrigir esse problema existe outra ferramenta muito utilizada no software que o Mosaico de Imagens

    Georreferenciadas.

    MOSAICO DE IMAGENS GEORREFERENCIADAS:

    Algumas vezes, o trabalho com imagens de satlites requer que se juntem cenas diferentes em um s arquivo.

    Vamos aprender ento como juntar duas ou mais cenas de forma que elas se sobreponham corretamente e que seus

    contrastes se equalizem corretamente:

    V no Toolbox Mosaicking de um duplo clique em Georeferenced Mosaicking.

    Aparecer a janela Map Based Mosaic nela voc precisar importar os arquivos a serem mosaicados, para isso, clique em: Import Import Files Selecione os dois arquivos que voc salvou no primeiro passo dessa aula.

    Se iniciar o processo e posteriormente ser exibida as duas imagens em tons de cinza.

    A janela ficar igual a imagem a baixo:

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    Agora voc dever configurar os parmetros para realizar a mosaicagem. Para isso clique com o boto direito

    sobre as imagens e v em Edit Entry...

    Logo ser exibida outra janela onde sero colocados os parmetros para realizar o mosaico.

    Na caixa Background See Through perguntado o valor que deve ser ignorado (Data value to ignore), no caso usaremos o valor 0 que representa a cor preta, ou seja, vamos ignorar o preto absoluto.

    Na caixa Feathering ser colocado um valor de distncia para que as imagens sejam intercruzadas a fim de evitar uma juno brusca das cenas. No caso usaremos o valor 10.

    Na caixa Mosaic Display o ideal sempre deixar em escala de cinza (Gray Scale).

    Em Band voc pode selecionar a banda de melhor ajuste para o seu trabalho, no caso deixaremos a banda 1 mesmo.

    Em Linear Stretch conforme j foi falado anteriormente mantenha o valor de ajuste padro (2%) para o contraste.

    Por fim em Color Balancing escolha se a imagem em questo ser fixa, ou seja, se ela ser a imagem padro para o ajuste das tonalidades ou se ela ser ajustada. importante lembrar-se de marcar uma das imagens como fixa para

    que se tenha um bom ajuste das tonalidades.

    Aps realizar todos estes ajustes clique em OK e repita o processo para a outra imagem diferenciando o balano

    de cores (Fixo ou Ajuste) dependendo da escolha feita na primeira imagem. No ser necessrio tambm colocar o valor de

    distncia de intercruzamento das imagens, j que, isso foi feito na primeira.

    Para finalizar o processo v no menu File e clique em Apply. Surgir ento outra janela para que voc entre com o nome do arquivo e escolha onde salva-lo. Para isso clique em Choose e escolha a pasta e o nome.

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    Feito isso d OK e o processamento ser iniciado (pode demorar um pouco).

    Retorne a tela principal do ENVI 5, v no menu principal clique em File Open Abra a imagem mosaicada que voc salvou anteriormente e veja o resultado. Se necessrio aplique o filtro linear 2%.

    RESPOSTAS ESPECTRAIS:

    A determinao da natureza dos alvos pelos mtodos de sensoriamento remoto baseada no fato de que diferentes

    materiais so caracterizados por refletncias prprias em cada banda do espectro. A refletncia, ou fator de reflexo,

    proporcional razo da radiao refletida pela radiao incidente, ou seja, a radiao emitida pelo sol refletida de forma

    diferente pela superfcie terrestre e coletada por sensores junto aos satlites, como por exemplo, os sensores (TM)

    responsveis pelas imagens LandSat citados neste trabalho.

    Quando as respostas espectrais de vrios materiais so conhecidas, as propriedades de alvos desconhecidos podem

    ser determinadas pela comparao das respostas espectrais desses alvos com os dados de referncia.

    O procedimento para verificar a resposta espectral de um determinado pixel na imagem LandSat til por

    exemplo em processos de classificao de imagem quando se quer analisar a diferena entre duas respostas espectrais

    semelhantes que podem levar a confuso do classificador.

    Para visualizar o perfil espectral de um determinado pixel na imagem v no menu principal do ENVI e clique em

    Display e em seguida em Spectral Profile.

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    Para visualizar o grfico com a curva de refletncia de um determinado pixel basta clicar sobre o pixel com a

    ferramenta de seleo ativa (setinha azul na barra de ferramentas).

    Faa o teste para vrios elementos diferentes da imagem como por exemplo: gua, vegetao, solo construdo,

    pastagem, etc.

    VISUALIZAO INTERATIVA 3D:

    A ferramenta de visualizao Interativa 3D usada para gerar visualizaes tridimensionais de arquivos DEM (Digital Elevation Model) ou (Modelo Digital de Elevao). No caso do Modelo Digital de Elevao disponvel para o

    territrio brasileiro os dados foram obtidos a partir da Misso Topogrfica Radar Shuttle (SRTM - Shuttle Radar

    Topography Mission).

    Vamos ento aprender como gerar visualizaes tridimensionais que um passo fundamental para se trabalhar

    com modelos digitais de elevao. importante ressaltar que para que seja possvel realizar o procedimento necessrio

    que ambas as imagens estejam na mesma projeo e datum.

    OBS: Para esse tutorial, reinicie o ENVI 5.0.

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    Na janela principal do ENVI v em: File Open Aula ENVI LANDSAT-SRTM Abra as imagens landsat (IbitipocaIMG_def.tif) e srtm (SRTM_IBIT_REC.tif) em suas respectivas pastas.

    V no Toolbox Terrain de um duplo clique em 3D Surface View

    Na janela que surgir voc dever primeiro selecionar as bandas disponveis clicando em RGB na sequncia.

    Depois clique em OK e surgir a janela Associated DEM Input File onde voc selecionar o SRTM associado:

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    Clique em OK

    Na janela para entrada dos parmetros do terreno em 3D:

    Marque em DEM Resolution 256.

    Marque em Image Resolution Full e d OK.

    Espere o processo de renderizao terminar e pronto seu terreno est elevado.

    A imagem 3D do terreno ser criada e ficar como a da figura a seguir:

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    Para andar sobre o terreno voc pode usar o mouse ou ir ao menu Options e organizar um passeio pela rea ou

    colocar um fundo azul para dar uma impresso de cu.

    Para modificar o fundo - selecione : Options Change Background Color Escolha uma cor.

    FUNES DO MOUSE NO DISPLAY DE VISUALIZAO 3D

    O mouse desempenha um papel fundamental para a visualizao da superfcie 3D. Atravs dele, possvel fazer

    translaes, rotaes e tambm o zoom em tempo real.

    BOTO ESQUERDO DO MOUSE:

    Serve para fazer rotaes na figura. Movendo o mouse na horizontal, a figura rotaciona 360 tanto para a esquerda

    como para a direita. E movendo o mouse na vertical, a superfcie se movimenta 180 tanto para cima como para baixo.

    BOTO CENTRAL DO MOUSE:

    Faz translaes, tanto de um lado para outro, como de cima para baixo. O boto central no est presente em todos

    os mouses do mercado, portanto, para simular o boto do meio do mouse, pressione Ctrl e clique com o boto esquerdo do

    mouse.

    BOTO DIREITO DO MOUSE:

    usado para se ter o zoom em tempo real. Arrastando o mouse para a direita, tem se a aproximao do zoom.

    Arrastando o mouse para a esquerda, tem-se o afastamento da figura.

    Informaes sobre as opes da janela 3D SurfaceView Input Parameters:

    Em DEM Resolution, preencha a resoluo em que voc deseja que seja apresentada a visualizao.

    Em DEM min plot value e DEM max plot value voc tem a opo de colocar respectivamente, os valores mnimos e mximos de cotas do DEM. Caso o campo seja mantido em branco, ele no estabelecer limites. Os valores que

    no estiver no intervalo escolhido no sero mostrados na visualizao.

    Em Vertical Exaggeration, fornea o valor de exagero vertical desejado.

    Em Image Resolution o ideal marcar a opo Full para a imagem ser projetada com resoluo total.