1 INPE PRE/8398 SENSORIAMENTO REMOTO Tania Sausen Tópicos em Meio Ambiente e Ciências Atmosféricas INPE São José dos Campos 2005
2 MEIO AMBIENTE E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS 8 Sensoriamento Remoto Tania Sauzen ÍNDICE INTRODUÇÃO RESUMO COMPETÊNCIAS PALAVRAS-CHAVE Introdução Radiação eletromagnética Comportamento espectral 8.4 Tipos de sensores 8.5 Os sensores remotos 8.6 Os sensores imageadores 8.7 Os sensores do tipo radar 8.8 Resolução de um sistema sensor 8.9 Envio de dados 8.10 Usos e importância das imagens obtidas por sensoriamento remoto ATIVIDADES PERGUNTAS E RESPOSTAS GLOSSÁRIO LINKS AVALIAÇÃO
3 INTRODUÇÃO RESUMO Nesta aula serão abordados os principais tópicos relativos ao sensoriamento remoto. COMPETÊNCIAS Conhecer o que é Sensoriamento Remoto. Entender o mecanismo de funcionamento do Sensoriamento Remoto. Perceber a importância e as possibilidades do uso dos dados obtidos por Sensoriamento Remoto PALAVRAS-CHAVE Comportamento espectral, curva espectral, radiação eletromagnética, resolução espacial, satélite, sensoriamento remoto, sistema sensor. 8 Sensoriamento Remoto
4 8.1 Introdução Sensoriamento Remoto é a técnica de se adquirir informações sobre a superfície da Terra por meio da captação da energia refletida ou emitida pela superfície, a qual é gravada e processada para ser analisada nas mais diversas áreas. O termo sensoriamento se refere à obtenção dos dados e remoto porque estes dados são captados remotamente, à distância, sem que haja contato físico entre o sistema sensor e o objeto ou área sensoriada. Na aquisição de informações por meio do sensoriamento remoto há duas fases importantes: A aquisição de dados referente aos processos de detecção e registro de informação; A fase de utilização e análise dos dados que compreende o tratamento e a extração de informação dos dados coletados Radiação eletromagnética A radiação eletromagnética é definida como sendo a forma de energia que se move na forma de ondas ou partículas eletromagnéticas à velocidade da luz e que não necessita de um meio material para se propagar. A principal fonte natural de radiação eletromagnética utilizada no sensoriamento remoto é o sol. Os sistemas sensores captam a radiação eletromagnética refletida ou emitida pelos objetos na superfície da Terra. O fluxo de radiação eletromagnética, ao se propagar pelo espaço, pode interagir com a superfície ou objetos na superfície da Terra, sendo por estes refletido, absorvido ou emitido. Pode-se observar que o sol ilumina a superfície terrestre, através da propagação da radiação eletromagnética pelo espaço, ou seja, ela não precisa de um meio físico para se propagar. A radiação atinge a superfície da Terra, e parte dela é refletida para o espaço e pode ser captada por um sistema sensor a bordo de um satélite. Esta radiação refletida traz informações sobre a superfície da Terra Comportamento espectral Cada objeto reflete, absorve e transmite a radiação eletromagnética em proporções que podem variar em função das suas características moleculares. Ou seja, cada objeto tem um comportamento espectral distinto o qual é determinado quando sua energia refletida é medida ao longo do espectro eletromagnético.
5 Esta variação de energia refletida pelos objetos pode ser representada por meio de curvas, chamadas de curvas espectrais, que representam o comportamento espectral de cada objeto. Assim, por exemplo, uma área de floresta apresenta uma radiação refletida e uma curva espectral diferente de uma área urbana, de um corpo d'água ou de uma área agrícola. Esta diferença na radiação refletida pelos objetos faz com que seja possível identificá-los e diferenciá-los nas imagens obtidas por sensores remotos. 8.4 Sensores remotos A aquisição de dados de sensoriamento remoto é feita por meio de equipamentos eletrônicos denominados Sensores Remotos. Os sensores remotos captam e registram a energia refletida ou emitida pelos alvos na superfície da terra. Um exemplo típico de sensor remoto são os nossos olhos. Através da propagação das ondas eletromagnéticas, que incidem sobre os nossos olhos, recebemos informações sobre objetos à distância. O olho humano só enxerga a luz ou energia visível. Os primeiros sensores remotos a serem construídos tomaram como base o mecanismo da visão humana. Um outro exemplo de sensor remoto pode-se citar as câmaras fotográficas, utilizadas para fotografar nossas férias, festas, as câmaras de vídeo e os sistemas imageadores a bordo de satélites. As câmaras fotográficas e de vídeo captam energia na região do visível e do infravermelho próximo. No caso das câmaras fotográficas o filme funciona como o sensor que capta e registra a energia proveniente de um objeto ou área fotografada. 8.5 Sensores remotos eletrônicos Os sensores remotos eletrônicos a bordo de satélites são equipamentos que coletam a energia proveniente dos objetos na superfície da Terra e a convertem em um sinal elétrico passível de ser registrado e transmitido para estações de recepção na Terra. Este sinal por sua vez é processado para gerar produtos digitais compatíveis à análise em computador ou produtos fotográficos para análise visual. 8.6 Sensores remotos imageadores Os sensores imageadores que estão a bordo de satélites são instrumentos que captam a radiação eletromagnética proveniente da superfície terrestre e geram imagens com diferentes resoluções espaciais, temporais, espectrais e radiométricas.
6 Estes sensores necessitam de uma fonte externa de energia, no caso o sol, para poder operar, por este motivo são chamados sensores passivos. Estes sensores sofrem sérias limitações para operarem em locais com grande cobertura de nuvens, tais como na Amazônia, na região nordeste do Brasil, no sul da Patagônia, na região da Terra do Fogo, na Antártica, uma vez que elas encobrem os alvos na superfície da terra. O efeito é exatamente o mesmo quando estamos na praia tomando sol e uma nuvem se interpõe entre nós e o sol. A presença de nuvens pode impedir que a energia refletida pela superfície da terra chegue ao sensor que está a bordo do satélite, isto fará com que o sensor registre apenas a energia que foi refletida pela própria nuvem. Os sensores imageadores são um tipo de sensor de sistema de varredura que capta dados em diferentes faixas espectrais, tais como o sensor Multiespectral Thematic Mapper-TM do satélite LANDSAT ou como a câmara CCD do CBERS, que obtém dados na região do visível e infravermelho (próximo, médio e distante). O dado gerado por este tipo de sensor é na forma de uma imagem, composta por milhares de pontos ordenados em linhas e colunas, semelhantes ao princípio utilizado pelas impressoras matriciais, para imprimir uma figura. Assim, tomando como exemplo uma imagem LANDSAT-TM, teremos em torno de linhas, colunas e pontos. Estes valores são para cada banda do sensor. 8.7 Sensores do tipo radar Os sensores do tipo radar, que são encontrados a bordo dos satélites da série ERS (leia: érs) e RADARSAT, produzem uma fonte própria de energia na região das microondas, permitindo que captem imagens tanto durante o dia como à noite e em qualquer condição meteorológica, incluindo tempo nublado e com chuva. Estes tipos de sensores são chamados de sensores ativos. Os sensores do tipo radar têm seu princípio de funcionamento baseado no radar natural do morcego, que emite um sinal de energia para um objeto e registra o sinal que retorna desse objeto, com isto ele pode evitar os obstáculos que encontra pelo caminho Resolução de um sistema sensor A Resolução refere-se a habilidade que um sistema sensor possui para distinguir objetos na superfície da Terra. A resolução de um sensor implica em quatro aspectos: Resolução espacial; Resolução espectral; Resolução radiométrica; Resolução temporal.
7 A resolução espacial se refere ao menor elemento ou superfície que pode ser distinguida por um sistema sensor. Este tipo de resolução tem um papel importante na interpretação das imagens, porque nos dá o nível de detalhe das informações adquiridas pelo sensor. Atualmente existem sistemas sensores que obtém imagens com uma resolução espacial baixa como é o caso do AVHRR a bordo do satélite NOAA, cuja imagem tem uma resolução espacial de 1km, ou sistemas sensores que obtém imagens com alta resolução como o IKONOS, cujas imagens tem uma resolução espacial de 1m. 8.9 O Envio de dados As informações adquiridas pelo satélite são posteriormente retransmitidas para a Terra na forma de sinais eletrônicos. Esses sinais são captados por antenas parabólicas programadas para rastrear este tipo de satélite. Estes sinais serão então processados por computadores e transformados em dados na forma de gráficos, tabelas ou imagens e passados aos usuários, que serão utilizados, principalmente as imagens, no estudo dos recursos naturais e do meio-ambiente Usos e importância das imagens obtidas por sensoriamento remoto As imagens obtidas pelos satélites de sensoriamento remoto são usadas por profissionais de inúmeras áreas. As mais comuns são: Meteorologia previsão do tempo, acompanhamento de mudanças atmosféricas, controle de poluentes, medição do efeito estufa e do buraco na camada de ozônio Defesa Civil previsão de catástrofes naturais que permitem a tomada de medidas preventivas Planejamento e acompanhamento de culturas agrícolas Planejamento e monitoramento do crescimento urbano Monitoramento de áreas florestais para detecção de queimadas e outras formas de desmatamento Usos militares espionagem, acompanhamento de movimentação de inimigos e planejamento estratégico do posicionamento de tropas.
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9 ATIVIDADES A partir dos links fornecidos, elaborar um quadro comparativo da cobertura vegetal na Amazônia em diferentes períodos de tempo. PERGUNTAS E RESPOSTAS 1. É verdade que alguns satélites podem captar informações até de pessoas na Terra? Sim. Há, atualmente, sensores a bordo de satélites com uma resolução espacial de 10 cm e até menos, como os satélites espiões, ou seja, cada ponto (pixel) na imagem gerada pelo sensor equivalem a uma área de 100 cm 2, o que permite obter imagens bastante detalhadas da superfície da Terra. No entanto, no momento, imagens com resoluções espaciais inferiores a 0,65cm são de uso exclusivo de satélites militares. LINKS Nome AEB Descrição - Home-page da Agência Espacial Brasileira, órgão coordenador da exploração do espaço no Brasil. URL - Nome INPE Descrição - Site oficial do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, órgão responsável pela exploração espacial brasileira. URL - Nome Climatempo Descrição - Portal sobre clima e previsão do tempo que traz imagens de satélites de sensoriamento remoto. URL - Nome LTID Descrição - Página da Divisão de Sensoriamento Remoto do INPE. URL - Nome Engesat Descrição - Empresa que comercializa imagens de alta resolução, mas que disponibiliza amostras de outras resoluções para uso livre. URL - Nome Apolo 11 Descrição - Página que possui várias imagens de satélite para visualização. URL - Nome CPTEC - NDVI Descrição - Página do INPE sobre o NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) que permite um acompanhamento dos desmatamentos desde 1998 até a atualidade, com uma periodicidade mensal ou quinzenal.
10 URL - Nome INPE - cursos Descrição - Página do INPE sobre um curso de Sensoriamento Remoto. URL - AVALIAÇÃO Questão: 01 Sensoriamento Remoto é a técnica de obter informações sobre um determinado objeto utilizando-se de sensores, operados por controle remoto, que tocam o objeto que se quer estudar. Resposta: Falso Questão: 02 A principal maneira de obter informações sobre um objeto no sensoriamento remoto é captar e analisar a radiação eletromagnética emitida e/ou refletida pelo objeto. Resposta: Verdadeiro Questão: 03 A resolução espacial de um sensor é definida pela faixa do espectro eletromagnético que ele consegue captar. Resposta: Falso Questão: 04 Dentre os muitos usos para as imagens de satélite, podemos destacar os estudos urbanos, meteorologia, defesa civil, agricultura, impactos ambientais. Resposta: Verdadeiro
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