Aula07 geo pg_sens_remoto_pdi

Sensoriamento Remoto - PDI

Introdução

REM e Comportamento Espectral

Sistemas Sensores

Imagens de Sensoriamento Remoto

Aplicações

Processamento Digital de Imagens - PDI

Imagem de satélite Meteosat mostrando super tufão Haiyan, com

ventos de 275 km/h, sobre as Filipinas (08/11/2013 às 23:13 UTC)

Earth Surface

Sources

of Energy Sensing

Systems

Definição

SENSORIAMENTO REMOTO (SR): tecnologia que permite a aquisição de informações (medidas) sobre um objeto (alvo), área (superfície do terreno) ou fenômenos, por meio de instrumentos físicos (sistemas sensores), sem que haja contato direto entre eles.

Energia Acústica (sismógrafos e sensores)

Energia Gravitacional (gravímetros)

Energia ou Radiação Eletromagnética – REM (radiômetros)

Sistema de Aquisição de Dados por SR

1 - Introdução

FONTE DE REM (Natural ou Artificial)

MEIO DE PROPAGAÇÃO (Interações com a Atmosfera)

SUPERFÍCIE TERRESTRE (Interações com os Objetos)

SENSOR (Coletor + Sistema de Resgistro)

ANALISADOR (Processamento do Sinal)

Intensidade do Sinal

• Propriedades dos alvos

• Configuração do sensor

• Altitude do Sensor

Níveis de Aquisição de Dados por SR

1 - Introdução

LABORÁTÓRIO OU CAMPO: para conhecer o comportamento espectral de um objeto sob condições controladas, ou seja, as interações energia x matéria para um determinado alvo da superfície terrestre; fundamental para a melhor extração de informações e compreensão do efeito de fatores ambientais e/ou propriedades inerentes dos objetos sensoriados.

AERONAVE

ORBITAL (Satélites)

Perspectiva Histórica

1 - Introdução

1822: Desenvolvimento da teoria sobre a luz (espectro eletromagnético) e avanços no campo da ótica e espectroscopia.

1909: Desenvolvimento de aviões. Tomada de fotografias aéreas.

1931: Início das pesquisas sobre o comportamento espectral de objetos de superfície.

1940: Primeiras medidas radiométricas de objetos da superfície (radiação infravemelha).

1944: Primeiros experimentos para utilizar câmaras multibanda (fotografias multiespectrais de Marte e da Lua).

1954: Desenvolvimento de sistemas de radares imageadores.

1961: Aperfeiçoamento de foguetes de lançamento após a 2a Guerra Mundial. Desenvolvimento de veículos espaciais tripulados e não tripulados. Avanços no campo das telecomunicações e no campo da computação. Primeira fotografia orbital.

1972: Primeiro satélite de recursos terrestres é colocado em órbita.

1983: Desenvolvimento de detectores mais sensíveis, equipamentos óticos mais precisos e de microcomputadores e soluções para a armazenagem e transmissão de dados a grandes distâncias.

Definição RADIAÇÃO OU ENERGIA ELETROMAGNÉTICA - REM: definida como sendo a forma de energia que se move à velocidade da luz (3.108m/s) seja como ondas eletromagnéticas, de modo harmônico e senoidal (modelo ondulatório), seja como partículas eletromagnéticas, e que não necessita de um meio material para se propagar (modelo corpuscular).

2 – REM e Comportamento Espectral

Freqüência

Comprimento

De Onda

http://www.astronomynotes.com/light/freqwavl.gif

Fontes de REM NATURAL: fonte solar ou terrestre

ARTIFICIAL: sistemas de microondas


Espectro Eletromagnético

Define a representação contínua da REM em termos de comprimento de onda, freqüência ou energia.


Categorias Compriment

os de ondas

Raios cósmicos

Raios < 0,03nm

Raios X 0,03-3,0nm

Ultravioleta 0,003-0,4m

Visível

(0,4-07m)

Azul 0,4-0,5m

Verde 0,5-0,6m

Vermelho 0,6-0,7m

Infravermelho

(0,7 - > 3,0m)

Próximo 0,7-1,3m

Médio 1,3-3,0m

Distante > 3,0m

Microondas 1,0-100 cm

Ondas de rádio > 100 cm

Radiação Visível

Bandas Espectrais

Comportamento Espectral de Alvos O fluxo de radiação eletromagnética ao se propagar pelo espaço pode interagir com superfícies ou objetos, sendo por estes refletido, absorvido e/ou reemitido.

Este fluxo depende fortemente das propriedades físico-químicas dos elementos irradiados, e o fluxo resultante constitui uma valiosa fonte de informações a respeito daquelas superfícies ou objetos.


EXTRAÇÃO DE

INFORMAÇÕES

DE DADOS DE SR

INTERAÇÃO

ENERGIA – MATÉRIA

O Comportamento Espectral de um Alvo pode ser efinido como sendo a medida da reflectância deste alvo ao longo do espectro eletromagnético.

Importância Extração de informações de imagens obtidas pelos sensores;

Definição de novos sensores;

Definição do tipo de preprocessamento, a que devem ser submetidos os dados brutos;

Definição da forma de aquisição dos dados (geometria da coleta de dados, freqüência, altura do imageamento, resolução limite, etc.) m


Interações e Efeitos com a Atmosfera (Meio de Propagação)

TIPOS DE ATENUAÇÃO:

Absorção Atmosférica

Espalhamento Atmosférico:

Espalhamento molecular ou Rayleigh ( < ); explica a coloração azul do céu.

Espalhamento Mie ( )

Espalhamento não seletivo ( > ); explica a coloração branca das nuvens.


Interações com os Alvos da Superfície Terrestre

TIPOS DE INTERAÇÃO: a partir de uma energia incidente (Ei)

Reflectância (Er): fluxo de radiação refletido

Absortância (Ea): fluxo de radiação absorvido

Transmitância (Et): fluxo de radiação transmitido

Er + Ea + Et = Ei = 1

Reflectância e Curvas de Reflectância Espectrais A Reflectância Espectral é aferida em função do comprimento de onda.

As características de reflectância das feições da superfície terrestre podem ser quantificadas efetuando medidas da proporção de energia incidente que é refletida.

A Curva de Reflectância Espectral define o gráfico de reflectância espectral obtido para um objeto em função do comprimento de onda.


Costuma-se estudar a curvas de reflectância (Assinatura Espectral) dos seguintes alvos:

Vegetação

Solos

Minerais e Rochas

Água

Feições Artificiais

Fatores que Interferem na Medida da REM

Método de aquisição da medida de reflectância: Cada modo de coleta

determina diferentes resultados, porque é afetado pelos demais fatores que

interferem na tomada de medidas: geometria de aquisição de dados, parâmetros

atmosféricos e parâmetros relativos ao alvo.


Parâmetros que variam e interferem

na geometria de aquisição de dados:

ângulo zenital do sol; ângulo de visada;

ângulo azimutal do sol e do sensor;

ângulos azimutais relativos; altitude do

sensor .

Parâmetros atmosféricos: umidade atmosférica; presença de aerossóis; turbulência.

Parâmetros relativos ao alvo: as características de reflectância dos objetos adjacentes ao

alvo de interesse também interferem nas medidas de sua reflectância. A energia espalhada

pela vizinhança do alvo pode ter um conteúdo espectral diferente da que do objeto de

interesse e mascarar sua resposta.


Processos de Interação Energia x Matéria Os elétrons de um material podem ser caracterizados pela sua menor energia possível (estado fundamental), ou por uma série de níveis de energia mais elevados (estado excitado), que são alcançados, p. ex., quando da incidência da REM.

Esta passagem do estado fundamental para o estado excitado só é possível porque ocorre uma absorção pelos elétrons da energia incidente.

No espectro eletromagnético, esta absorção de energia é caracterizada por uma diminuição relativa na porcentagem de reflectância em certas faixas de comprimentos de onda, denominadas de bandas de absorção.

A intensidade, forma e localização destas bandas de absorção dependem de cada material e são resultados de três processos diferentes:

Processo rotacional: nível molecular, na faixa do infravermelho distante e microondas.

Processo vibracional: a nível molecular, entre 1,0 e 2,5m.

Processo eletrônico: ocorre a nível atômico e está subdividido dois processos:

Transferência de carga: absorção em comprimentos de onda inferiores a 0,4m, próximo a região do ultravioleta e azul.

Efeito do campo cristalino: absorção situadas na porção do espectro visível e infravermelho próximo.


Comportamento Espectral da Vegetação


FATORES:

Condições atmosféricas;

Espécie de solo (granulometria, água, nutrientes);

Índice de área foliar (cobertura da vegetação por unidade de área);

Estado fenológico (variação sazonal);

Biomassa (densidade total de vegetação);

Folha (forma, posição, água, pigmentação, estrutura interna, etc.);

Cobertura da copa.

Comportamento Espectral do Solo


FATORES:

Porcentagem de matéria orgânica

Textura (granulometria).

Umidade.

Composição mineralógica (conteúdo de óxido de ferro);

Capacidade de troca catiônica

Condições de superfície (granulometria e estrutura)

Umidade Composição Textura

Comportamento Espectral de Minerais/Rochas


FATORES:

As rochas apresentam comportamento espectral semelhante ao dos solos, uma vez que eles são produtos de alteração daquelas.

Um dos elementos de maior diferenciação entre as curvas de rochas e solos é a presença de matéria orgânica nestes últimos.

Nos minerais e rochas, os elementos e substâncias mais importantes que determinam as feições diagnósticas na faixa do espectro refletivo (0,4 a 2,5µm) são íons ferroso e férrico, água e hidroxila.

Os elementos químicos mais freqüentes como o silício, alumínio e magnésio possuem interesse secundário.

Comportamento Espectral da Água


FATORES:

Estado físico em que a água se encontra;

Quantidade de sedimentos em suspensão;

Quantidade e espécie de poluentes químicos presentes na água.

Comportamento Espectral de Feições Artificiais


FATORES:

Tipo de material utilizado.

Fatores de Contexto que Interferem no CEA Variação temporal do comportamento espectral de alvos;

Variação espacial do comportamento espectral de alvos

Variações intrínsecas ao alvos

Variação da localização do alvo em relação à fonte e ao sensor


Definição SISTEMA SENSOR (SR): é um dispositivo capaz de coletar e registrar a REM, fotografica ou eletronicamente, proveniente do alvo em determinada faixa do espectro eletromagnético.

Tipos de Sensores

3 – Sistemas Sensores

Em função do tipo de transformação sofrida pela REM:

Sensores Imageadores: produzem uma imagem do alvo.

• Sistema de Quadro: adquirem a imagem da cena (certa área do terreno) em sua totalidade num mesmo instante.

• Sistema de Varredura: a imagem da cena é formada pela aquisição seqüencial de imagens elementares do terreno ou elementos de resolução, também chamados “pixels”.

Sensores Não Imageadores: fornecem informações da superfície sem gerar imagens.


Em função da natureza da fonte de REM:

Sensores Ativos: produzem sua própria REM.

Sensores Passivos: trabalham com a radiação refletida ou a radiação emitida pelo alvo, originada a partir de uma fonte de radiação externa.


PASSIVO

Infravermelho

próximo Infravermelho

termal


ATIVO

RADAR

http://www.tnt.uni-hannover.de/plain/project/sar/autofc/logo.jpg

3– Sistemas Sensores

Em função do sistema de registro da REM:

Sensores Fotográficos: utilizam como fonte de registro um filme fotográfico.

Sensores Não Fotográficos: utilizam radiômetros e radares.


Em função da faixa do espectro em que operam:

Sensores Ópticos: caracterizam-se pela utilização de componentes óticos na sua construção e operam na faixa espectral de 0,3 a 15 m:

Sensores de Energia Solar Refletida: divide-se nas seguintes subregiões:

Visível: 0,38-0,72m

Infravermelho Próximo: 0,72-1,3m

Infravermelho Médio: 1,3-0,3m

Sensores Termais: operam na região do infravermelho distante (7-15m).

Sensores de Microondas: operam numa região do espectro caracterizada por ondas de comprimento entre 1mm.

Geração de uma Imagem de SR

Um sistema-sensor imageador produz uma imagem bidimensional da radiância, emitância ou retroespalhamento das trocas energéticas com os objetos da superfície terrestre, num determinado instante, naquele espaço físico, tornando-se apto a extrair informações sobre aquela região.

As imagens produzidas são então caracterizadas pelos seguintes critérios.

Resolução Temporal

Resolução Radiométrica

Resolução Espectral

Resolução Espacial

Largura da Faixa Imageada

A Imagem Digital

4 – Imagens de Sensoriamento Remoto

Definição: composta de um arranjo bidimensional de elementos de dimensões discretas, denominados de pixels. A intensidade de cada pixel corresponde ao brilho médio, ou radiância, medido eletronicamente sobre a área do terreno.

Número digital (DN; digital number): corresponde à radiância média medida em cada pixel. Esses valores são, simplesmente, números reais positivos que resultam da quantização do sinal elétrico original oriundo do sensor para um número real positivo através do processo denominado conversão de sinal análogo para digital.

Resolução Temporal


Representa a freqüência com que a área de interesse é revisitada ou imageada.

Expressa o intervalo de aquisição de dados por um sistema sensor, ou seja, está

relacionada com a repetitividade com que o sensor possui na obtenção de

informações dos alvos. Ex.: satélite Landsat 7 = 16 dias; MeteoSat = 30 minutos.

Resolução Radiométrica

Quanto maior for esta resolução,

maior será a sensibilidade do sensor

nas pequenas diferenças de radiação,

aumentando o poder de contraste e

de discriminação das imagens. Ex.:

No Landast 7 = 256 números

digitais (8 bits); no ERS em 16 bits

= 65.536 níveis.


Representa a maior ou menor capacidade de um sistema sensor detectar e

registrar diferenças de reflectância e/ou emitância dos alvos, isto é, as

intensidades de sinal ou número de níveis digitais em que a informação se

encontra registrada.

Resolução Espectral

Expressa a capacidade do sensor de registrar a radiação em diferentes regiões do

espectro, definindo a melhor ou pior caracterização dos alvos em função da

largura espectral e/ou número de bandas em que opera o sistema sensor.

Quanto melhor a resolução espectral, maior o número de bandas espectrais que

podem ser adquiridas sobre os objetos da superfície, aumentando o poder de

extração de informação. Ex.: sensor TM do Landsat = 7 faixas espectrais; Spot =

4 bandas .


Resolução Espacial

Depende das

características dos

detetores, altitude da

plataforma, contraste

entre os objetos, etc.

Ex.: sensor TM =

30m; Spot 4 = 10 m;

Ikonos II = 1 m.

Capacidade do sensor de detectar objetos a partir de uma determinada dimensão; entende-

se como sendo a mínima distância entre dois objetos (alvos) que um sensor pode registrá-

los como sendo objetos distintos.

Imagem LANDSAT/TM com

30 metros de resolução

espacial.

Imagem LANDSAT/TM com

120 metros de resolução

espacial.


Largura da Faixa Imageada

Corresponde à largura da faixa de varredura, que varia de acordo com o satélite.

Ex.: Landsat = 185 km; CBERS = 120 km; Spot = 60 km; Ikonos II = 13 km.


Exemplos de sistemas sensores LANDSAT

CBERS

GOES

MTSAT

IKONOS

Quickbird

Geoeye

Worldview

ALOS

SRTM

ASTER


Land Remote Sensing Satellite (LANDSAT) Landsat 1 ("Earth Resources Technology Satellite 1“ ERTS-1): 1972-1978

Landsat 2: 1975-1981

Landsat 3: 1978-1983

Landsat 4: 1982-1993

Landsat 5: 1984, ainda funcionando, com problemas graves a partir de Novembro de

2011. Em 26 de Dezembro de 2012, o USGS anunciou a sua retirada de serviço.

Landsat 6: 1993, falhou em atingir a órbita

Landsat 7: 1999, ainda funcionando, mas com falhas desde Maio de 2003

Landsat 8: ("Landsat Data Continuity Mission“ LDCM): 2013. Em 30 de Maio de 2013,

já sob controle do USGS foi rabatizada.


Land Remote Sensing Satellite (LANDSAT)


Landsat 1,2 (RBV/MSS) Landsat 3 (RBV/MSS) Sensor Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

RBV

1 (0,475 - 0,575) Blue-Green 80 m

2 (0,580 - 0,680) Orange-Red 80 m

3 (0,690 - 0,830) Red-Infrared 80 m

MSS

4 (0,5 - 0,6) Green 57 x 79 m

5 (0,6 – 0,7) Red 57 x 79 m

6 (0,7 – 0,8) NIR Near-Infrared 57 x 79 m


Landsat 1 - 1972-1978

Landsat 2 - 1975-1981

Resolução Temporal: 18 dias

Largura da Faixa: 185 km

Sensor Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

RBV

1 (0,475 - 0,575) Blue-Green 40 m

2 (0,580 - 0,680) Orange-Red 40 m

3 (0,690 - 0,830) Red-Infrared 40 m

MSS

4 (0,5 - 0,6) Green 57 x 79 m

5 (0,6 – 0,7) Red 57 x 79 m



8 (10,4 – 12,6) TIR Thermal 57 x 79 m

Landsat 3 - 1978-1983



Sensores:

RBV – Return Beam Vidicon

MSS – Multispectral Scanner

Sensores:

RBV – Return Beam Vidicon




Landsat 4,5 (MSS) Landsat 4,5 (TM) Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

4 (0,5 - 0,6) Green 57 x 79 m

5 (0,6 – 0,7) Red 57 x 79 m



Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

1 (0,45 - 0,52) Blue 30 m

2 (0,52 - 0,60) Green 30 m

3 (0,63 - 0,69) Red 30 m

4 (0,76 - 0,90) NIR Near-Infrared 30 m


6 (10,4 - 12,5) TIR Thermal-Infrared 120 m

7 (2,08 - 2,35) MIR Mid-Infrared 30 m



Landsat 4 - 1982-1993

Landsat 5 - 1984-2013

Sensores:


TM – Thematic Mapper



Landsat 6 (ETM) Landsat 7 (ETM+) Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

1 (0,45 - 0,52) Blue 30 m

2 (0,52 - 0,60) Green 30 m

3 (0,63 - 0,69) Red 30 m





8 PAN PAN Panchromatic 15 m

Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

1 (0,45 - 0,52) Blue 30 m

2 (0,52 - 0,60) Green 30 m

3 (0,63 - 0,69) Red 30 m





8 PAN PAN Panchromatic 15 m



Landsat 6 - 1993, não atingiu órbita

Sensores:

ETM – Enhanced Thematic Mapper



Landsat 7 – 1999-hoje

Sensores:

ETM+ – Enhanced Thematic Mapper Plus

China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS)


Sensor Banda Intervalo espectral (µm) Designação Resolução

Espacial

Resolução

Temporal

Largura da

Faixa

WFI 1 (0,63 - 0,69) Red 260 m 5 dias 890 km

2 (0,77 - 0,89) NIR – Near-Infrared 260 m 5 dias 890 km

CCD 3 (0,51 - 0,73) PAN Panchromatic 20 m 26 dias 113 km

4 (0,45 - 0,52) Blue 20 m 26 dias 113 km

5 (0,52 - 0,59) Green 20 m 26 dias 113 km

6 (0,63 - 0,69) Red 20 m 26 dias 113 km

7 (0,77 - 0,89) NIR – Near-Infrared 20 m 26 dias 113 km

IRMSS 8 (0,50 - 1,10) PAN Panchromatic 80 m 26 dias 120 km

9 (1,55 - 1,75) SWIR 80 m 26 dias 120 km

10 (2,08 - 2,35) SWIR 80 m 26 dias 120 km

11 (10,40 - 12,50) TIR – Thermal Infrared 160 m 26 dias 120 km

HRC* 12 (0,50 - 0,80) PAN Panchromatic 2,7 m 130 dias 27 km

CBERS 1,2,2B*

Sensores:

WFI – Wide Field Imager

CCD – High Resolution CCD Camera

IRMSS – Infrared Multispectral Scanner

HRC – High Resolution Camera

China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS)


CBERS 3,4 Sensores:

MUXCAM – Câmera Multispectral

PANMUX – Câmera Panmux

IRMSS – Infrared Multispectral Scanner

WFI – Wide Field Imager

Sensor Bandas Espectrais Resolução

Espacial Largura da Faixa

Resolução

Temporal Quantização

MUXCAM

0,45-0,52µm (B)

0,52-0,59µm (G)

0,63-0,69µm (R)

0,77-0,89µm (NIR)

20 m 120 km 26 dias 8 bits

PANMUX

0,51-0,85µm (Pan)

0,52-0,59µm (G)

0,63-0,69µm (R)

0,77-0,89µm (NIR)

5 m / 10 m 60 km 5 dias 8 bits

IRMSS

0,50-0,90µm (Pan)

1,55-1,75µm (SWIR)

2,08-2,35µm (SWIR)

10,40-12,50µm (TH)

40 m / 80 m (TIR) 120 km 26 dias 8 bits

WFI

0,45-0,52µm (B)

0,52-0,59µm (G)

0,63-0,69µm (R)

0,77-0,89µm (NIR)

64 m 866 km 5 dias 10 bits

Multifunctional Transport Satellite (MTSAT)


MTSAT

Multifunctional Transport Satellite (MTSAT)


Himawari 1-9 GMS GMS-2 GMS-3 GMS-4 GMS-5 MTSAT-1R MTSAT-2 Himawari-8 Himawari-9

Visible (0.50-0.70 μm) Visible (0.55-0.90 μm)

Visible (0.46 μm)

Visible(0.51 μm)

Visible(0.64 μm)

Near Infrared (0.86 μm)



IR4 (3.5-4.0 μm) IR (3.9 μm)

IR3 (6.5-7.0 μm) (Water vapor) IR (6.2 μm)

IR (7.0 μm)

IR (7.3 μm)

IR (8.6 μm)

IR (9.6 μm)

IR (Infrared) IR1 (10.5-11.5 μm)

IR1 (10.3-11.3 μm)

IR (10.4 μm)

(10.5-12.5 μm) IR (11.2 μm)

IR2 (11.5-12.5 μm) IR (12.3 μm)

IR (13.3 μm)

O uso de imagens (p. ex., fotografias aéreas) nasceu da necessidade de mapear-se grandes áreas, sobretudo na confecção de CARTAS TOPOGRÁFICAS, com economia de tempo e despesas.

A potencialidade do SR como método de investigação dos fatos e fenômenos presentes na superfície da Terra constitui-se numa técnica de grande utilidade, pois ...

Permite, em curto espaço de tempo, a obtenção de uma grande quantidade de informações a respeito de registros dos alvos.

Como documento para inventário e distribuição areal de fatos é o mais preciso.

Interpretação de Imagens

Interpretação de Dados Pictoriais: envolve a análise visual de imagens no formato analógico ( em papel);

Interpretação de Dados Digitais: análise visual de imagens no formato digital, diretamente na tela do computador.

Interpretação Estereoscópica de Imagens: estudo de pares estereoscópicos de imagens no formato analógico ou digital.

Processamento Digital de Imagens – PDI: envolve o tratamento dos dados digitais, através de softwares específicos, para auxiliar na interpretação.

5 - Aplicações

Tipos de Abordagem

Visualização singular de um alvo: em um período de tempo, dentro de uma faixa definida e numa altitude determinada.

Visualização múltipla dos dados coletados: para prover mais informações sobre uma mesma região da superfície terrestre. Pode ser feita das seguintes formas:

Aquisição Multisensorial: área levantada por mais de um tipo de sensor.

Sensoriamento Multinível: os dados de um alvo são imageados a partir de diversas altitudes (orbital, alta altitude, baixa altitude e terrestre) e analisados em conjunto.

Imageamento Multiespectral: os dados são coletados pelo sensor, simultaneamente, em várias bandas espectrais. Ao analisar em conjunto os sinais registrados nas múltiplas bandas espectrais, um com ou outro, mais informação é obtida do que apenas se usar uma simples banda ou se analisar múltiplas bandas independentemente.

Sensoriamento Multitemporal: envolve o imageamento de uma área em várias ocasiões; faz uso das mudanças que ocorrem com o tempo para discriminar as condições da

superfície do terreno.

5 - Aplicações

Procedimentos para um Estudo com SR

5 - Aplicações

Definição clara do problema a ser resolvido e articulação dos objetivos envolvidos;

Avaliação do potencial e extensão do SR para abordar o problema;

Identificação dos tipos de dados de SR a serem combinados, apropriados para o estudo, e dos procedimentos usados na aquisição de cada um deles;

Determinação dos procedimentos e técnicas a serem empregados na interpretação dos dados, e da necessidade ou não de dados de referência para completar o estudo;

Avaliação da performance dos sistemas de SR com relação à qualidade da informação coletada. Deve ser identificado e definido o critério pelo qual o produto será julgado.

Principais Aplicações em Geociências

5 – Aplicações

Implantação de Obras de Engenharia de Médio e Grande Porte

Geomorfologia Física, Dinâmica e Ocupacional

Cartografia Geológica

Exploração de Recursos Naturais

Estudos Agronômicos e Florestais

Planejamento do Uso da Terra em Nível Urbano e Rural

Estudo de Bacias Hidrográficas

Estudo e Avaliação Ambiental:

Movimentos de Massa

Assoreamento de Vales, Lagos ou Represas

Erosão Acelerada

Áreas Sujeitas a Inundações Periódicas

E Outras Diversas Áreas ...

5 – Aplicações

Arqueologia: localização de sítios arqueológicos

Meteorologia

Biologia: estudo de vegetação

Planejamento e Estratégia militar

Formulação de Políticas Econômicas

Geografia

Oceanografia

Etc ...

5 – Aplicações

E COMO FONTE DE

DADOS PARA INTEGRAR

OS SIGs

Sistemas de Processamento/Tratamento de Imagens

São sistemas destinados à extração de informações a partir de dados de Sensoriamento Remoto, de modo que a entrada seja uma imagem e, a saída do processo seja uma outra imagem. Esta extração pode ser feita de duas formas:

Objetivo: melhoria do aspecto visual de certas feições estruturais fornecer outros subsídios para a sua interpretação, inclusive gerando produtos que possam ser posteriormente submetidos a outros processamentos.

Extração Qualitativa: através da observação de imagens realçadas pelo sistema;

Extração Quantitativa: através da utilização de procedimentos de classificação automática, cujas saídas são imagens temáticas e tabelas de área associadas a cada classe discriminada na imagem.

Procedimentos de PDI

6 – PDI – Processamento Digital de Imagens

ENTRADA

IMAGEM BRUTA

(dado digital multiespectral)

PROCESSAMENTO

MANIPULAÇÃO &

ANÁLISE

SAÍDA

IMAGEM TRATADA

(informações realçadas

da imagem bruta)

IMAGEM TEMÁTICA

(por classificação)

ETAPAS:

Pré-processamento

Realce (qualitativo)

Composição colorida

Classificação (quantitativo)

Fusão de dados

Integração SIG

Softwares de PDI


Sistema Desenvolvedor Origem Representante

comercial

EASI / PACE PCI - CRS Canadá Three /Tek

ENVI IDL EUA SulSoft

ER/MAPPER ERM EUA Terrapix Tecnologia

IDRISI * Clark University EUA Clark University

MGE* Intergraph EUA Sisgraph

MULTISPEC Purdue Research

Foundation EUA Purdue University

REGIS* Autodesk EUA Autodesk

SITIM / SGI* INPE Brasil Imagem

Geosistemas

SPRING* INPE Brasil Imagem

Geosistemas

Composição Colorida


Processo de Formação de Cores: resulta da combinação de 3 cores pelos processos aditivo ou subtrativo.

ADIÇÃO SUBTRAÇÃO

Elementos de Interpretação de Imagens


TONALIDADE

COR

TEXTURA

TAMANHO

FORMA

SOMBRA

PADRÃO

LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA

Tonalidade


As variações de tonalidade da cena fotografada ou imageada são representadas por diferentes tonalidades, ou tons de cinza, que variam do branco ao preto.

Quanto mais luz ou energia um objeto refletir, mais a sua representação na fotografia ou imagem vai tender ao branco e, quanto menos energia refletir (absorver mais energia), mais a sua representação na fotografia ou imagem vai tender ao preto.

Cor


É mais fácil interpretar imagens coloridas do que em preto e branco, porque o olho humano distingue cem vezes mais cores do que tons de cinza.

A cor do objeto vai depender da quantidade de energia que ele refletir (no canal correspondente à imagem), da mistura entre as cores (processo aditivo), e da cor que for associada às imagens originais em preto e branco.

Textura


Refere-se ao aspecto liso (e uniforme) ou rugoso dos objetos em uma imagem.

Útil na identificação de unidades de relevo: a textura lisa corresponde a áreas de relevo plano, enquanto que a textura rugosa corresponde a áreas de relevo acidentado e dissecado pela drenagem.

Tamanho


O tamanho é uma função da

escala, de uma fotografia ou

imagem, e relativo aos

objetos na imagem.

Forma


Linear: estradas

Curvilínea: rios

Retangular quadrada: casas, prédios, campos de futebol,

Faixas retangulares: áreas de cultivo;

Circulares: sistemas de pivô central, vulcões, furacões ...

Sombra


Em imagens bidimensionais, a altura de objetos como árvores, edifícios, relevo, etc. pode ser estimada através do elemento sombra.

A partir da sombra, outros elementos, como a forma e o tamanho, também podem ser inferidos.

As áreas de maior sombreamento, que indicam relevo mais alto; as sobras intermediárias encontram-se nas áreas de morros, e as sombras menores, nas áreas de colinas. Nas áreas de relevo muito plano, não há sombras.

Por outro lado, a sombra pode ocultar a visualização dos objetos por ela encobertos.

Padrão


Refere ao arranjo espacial ou à organização desses objetos em uma superfície.

Ex: linhas de culturas plantadas em fileiras, unidades habitacionais e do arruamento de uma cidade.

Também usado para identificar o tipo de relevo e/ou de drenagem de uma região.

Seleção de Imagens de Satélite


Imagem na época de inverno Imagem na época de verão

Imagem na época de chuva Imagem na época da seca

Usos de Imagens de SR


Identificação de objetos e extração de informações acerca de feições naturais e artificiais;

Elaboração de cartas básicas e de diferentes tipos de mapas temáticos;

Estudo de fenômenos ambientais

Estudo de ambientes naturais

Estudo de ambientes transformados.

Produção de Mapas


Estudo de Fenômenos Ambientais


PREVISÃO DO TEMPO


DETECÇÃO E MONITORAMENTO DE FOCOS DE INCÊNDIO E ÁREAS QUEIMADAS


DESMATAMENTO

1973

1987


EROSÃO E ESCORREGAMENTO DE ENCOSTAS


INUNDAÇÃO

Vazante Cheia

Enchentes no Rio Missouri

1993 1992

Estudo de Ambientes Naturais


FLORESTAS TROPICAIS


MANGUES


AMBIENTES GELADOS


AMBIENTES ÁRIDOS


RECURSOS MINERAIS


FEIÇÕES DE RELEVO E DE AMBIENTES AQUÁTICOS

Estudo de Ambientes Transformados


AMBIENTES AQUÁTICOS


AMBIENTES RURAIS


AMBIENTES URBANOS

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