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Universität Karlsruhe (TH) www.kit.edu

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Universität Karlsruhe (TH)

Curso de Extensão: Noções de Sensoriamento

IPF – Institut für Photogrammetrie und FernerkundungMauro Alixandrini

UFBA

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Noções de Sensoriamento Remoto

Aula 1⇒ Radiação⇒ Sistemas sensores⇒ Parâmetros da imagem de sensores passivos⇒ Resolução espacial, espectral, radiométrica e temporalAula 2⇒ Comportamento espectral de alvos⇒ Principais sensores remotos passivos⇒ Níveis de processamento⇒ Composição de bandas espectrais

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Aula 3⇒ Estudos de Caso 1 – Urbana⇒ Estudo de Caso 2 – Ambiental⇒ Estudo de Caso 3 – Agrícola⇒ Prática Laboratorial 1• Composição Coloridas de BandasAula 4⇒Prática Laboratorial 2• Registro de uma imagem• Google EarthAula 5⇒ Prática Laboratorial 3Interpretação Visual • Interpretação automáticadisponibilidade de dados e exemplos

Noções de Sensoriamento Remoto

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1. Introdução

Motivation Sensoriamento Remoto

Área de ciência que se ocupa de equipamentos, técnicas e procedimentos de análise de Dados obtidos sem o contato direto com o objeto oufenômeno através de sensores. Está área esta inserida no conceito

recente de visão computacional “Mashine Vision”.

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Sensoriamento Remoto aplicado ao Mapeamento

1. Introdução

Área de ciência que se ocupa de equipamentos, técnicas e procedimentos de análise de Dados obtidos sem o contato direto com o objeto ou fenômeno através de sensores. Esses sensores no caso de mapeamento registram informações de uma porção limitada da superfície. Nesse processo identifica-se : Sensor: Dispositivo que mede uma quantidade física e converto o sinal que foi registrado numa observação.Propriedade física: Radiação, gravidade.Alvo: Fenômeno ou objeto estudado.

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1. Introdução

Fonte Radiante

Fonte Radiante

Alvo

Alvo

Alvo

Plataforma

Plataforma

ArmazenadosInterpretadosModelados

Meio

Meio

Sensor

Sensor

Sensor

Plataforma

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Radiação eletromagnética

Onda eletromagnética

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Radiação eletromagnética

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Radiação eletromagnética

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Interação Radiação Atmosfera

Termosfera

Troposfera

Mesosfera

Estratosfera

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Interação Radiação Atmosfera

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Interação Radiação Atmosfera

Processos de Interação

• Refração

• Espalhamento

• Absorção

• Reflectância

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Refração atmosférica

1. A luz, ao entrar na atmosfera terrestre, sofre pequenas variações ao passar dentre as diversas camadas de ar.

2. Pela refringência ser diretamente proporcional a densidade, a luz desvia do menos refringente para o mais refringente, aproximando-se da reta normal;

3. Quando chega perto do chão existe um ar super aquecido de menor densidade que provoca um desvio do meio mais refringente para o mais refringente, provocando, as vezes, a reflexão total.

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Espalhamento atmosférico

O espalhamento (difusão ou dispersão) corresponde à mudança aleatória da direção de propagação da radiação solar devido à sua interação elástica com os componentes atmosféricos (Zullo, 1994). O espalhamento ocasiona uma mudança na trajetória de propagação da radiação dispersando-a em todas as direções, sem que haja mudança no comprimento de onda.

Esse efeito provoca a atenuação do sinal captado pelo sensor e está presente em todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético. Na atmosfera, ele ocorre desde pequenas moléculas de gases (~10 cm) até grandes gotas ou partículas de gelo (~1 cm), estando sua intensidade fortemente relacionada com a razão entre o tamanho da partícula e o comprimento de onda incidente (Liou, 1980).

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Espalhamento atmosférico

Espalhamento Rayleigh

Espalhamento Mie

Espalhamento Não-SeletivoVapor d‘água

Fumaça

Poeira

Molécula de gás

0,1 – 10 x

> 10 x

< 0,1 x

Comprimento de onda

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Absorção atmosférica

A absorção é um fenômeno termodinâmico que resulta na perda efetiva de energia para os constituintes atmosféricos, ocorrendo de forma seletiva em comprimentos de onda específicos, mas abrangendo todo o espectro óptico. Conseqüentemente, esse processo irá influenciar todos os sensores cujas bandas estejam abrangendo os comprimentos de absorção dos constituintes atmosféricos.

O efeito é mais evidente nos sensores hiperespectrais porque esses abrangem regiões espectrais de forte absorção, as quais são geralmente desprezadas nos sensores multiespectrais, cujas bandas são posicionadas apenas nas “janelas espectrais atmosféricas”. Essas janelas são regiões com pouca absorção dos gases atmosféricos. Várias janelas existem na região de 0,4 – 2,5 mm, bons exemplos são as estreitas regiões espectrais em volta de 0,85mm, 1,05mm e 1,25mm.

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Absorção

Janelas de absorção atmosféricas

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Reflexão atmosférica

É o processo pelo qual a radiação é refletida num objeto como o topo de uma nuvem ou neblina e não chega a interagir com a superfície terrestre.

Verdadeiramente o processo é mais complicado, envolvendo a re-radiação de fótons em unísonos por átomos ou moléculas numa camada de aproximadamente metade do comprimento de onda em profundidade.

A reflexão exibe características fundamentais que são importantes para o sensoriamento remoto.

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Radiação eletromagnética

EI = ER + EA + ET

EI - Energia IrradiadaER - Energia RefletidaEA - Energia AbsorvidaET - Energia Transmitida

δδδδr + δδδδa + δδδδt = 1δδδδi δδδδi δδδδi

ReflectânciaAbsortância

Transmitância

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Radiação eletromagnética

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Sistemas Sensores

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Sistemas Sensores

Plataforma

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Sistemas Sensores

Órbita é definida em função de diversos parâmetros, tais como, raio (ou excentricidade, para órbitas elípticas), inclinação do plano da órbita e período de revolução.

Uma órbita polar pode ser dimensionada de forma que seu plano seja perpendicular á reta que une a Terra ao Sol, para que o satélite fique permanentemente exposto aos raios solares e deles obtenha, ininterruptamente, energia para seu funcionamento. Esse tipo de órbita é denominado heliossíncrona.

Plataforma

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Sistemas Sensores

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Sistemas Sensores

Sistemas Sensores Orbitais

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Parâmetros de uma Cena de um sensor passivo:

Tamanho da Cena

Resoluções:•Espacial•Espectral•Radiométrica•Temporal

OrbitaPonto

Cobertura de Nuvens

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Resolução Espacial

A resolução espacial indica o tamanho do menor objeto que é possível representar na imagem.

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Resolução Espectral

A resolução espectral dos sensores indica a quantidade de regiões do espectro eletromagnético nas quais o sensor é capaz de gerar umaimagem de níveis de cinza.

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Resolução Temporal

A resolução temporal se refere ao intervalo de tempo em dias ou horas, que o sistema demora em obter duas imagens consecutivas da mesmaregião sobre a Terra.

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Resolução Radiométrica

Resolução Radiométrica de uma Imagem Digital é o número de bits utilizado para armazenar os números digitais define a resolução radiométrica de uma imagem.

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sem dados

acima de 21 dias

6 - 20 dias

2 - 5 dias

diária

Resolução Temporal

acima de 101 m

31 - 100 m

11 - 30 m

3 - 10 m

0 - 2 m

Resolução Espacial

0 - 3 bandas

4 - 7 bandas

8 - 10 bandas

11 - 36 bandas

Resolução Espectral

Legenda

MODIS

ASTERTERRA

VEGETATION 2

HRS

HRG

SPOT 5

QUICKBIRDQUICKBIRD

ORBVIEW 3ORBVIEW 3

SEAWIFSORBVIEW 2

AVHRR 3NOAA 17

ETM+LANDSAT 7

TM

MSSLANDSAT 5

MSSLANDSAT 3

MSSLANDSAT 2

MSSLANDSAT 1

PAN E MULTIESPECTRALIKONOS 2

GOME

MS

ATSR 2

ERS 2

MS

ATSR 1ERS 1

CÂMARA CCD-TDIEROS B1

CÂMARA CCDEROS A1

WFI

IRMSS

CÂMARA CCD

CBERS 2

AVNIR-2

PRISMALOS

Resolução Temporal

Resolução Espacial

Resolução Espectral

Sensor Satélite

Óptico