Mapeamento do uso do solo - PDF Free Download
Kátia da Cunha Cavalheiro
2 CAPÍTULO 3 Aquisição de imagens e processamento de dados Neste capitulo serão apresentados em detalhes de alguns dos principais sensores e missões espaciais dedicadas à observação da Terra (como por exemplo, a missão Landsat) responsáveis por fornecer grande quantidade de dados sobre a superfície terrestre Principais missões e sensores de observação da terra A seguir serão apresentadas informações sobre a missão Landsat e o sensor MO- DIS, que são de grande importância para a observação da Terra e são apontadas por muitos especialistas da área como os principais sistemas de sensoriamento remoto que já existiram. Além das informações apresentadas nesta apostila, o aluno pode encontrar maiores detalhes nos seguintes sites da internet:
3 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais Missão Landsat O primeiro satélite da série Landsat foi lançado no início dos anos 70. Atualmente, no ano 2014, está operando o oitavo satélite da série (Landsat-8). Esta série de satélites é a principal no campo do sensoriamento remoto, não só por ser a de período de vida mais longo de fornecimento contínuo de dados, mas também pela notável facilidade de acesso e qualidade dos dados gerados. A Tabela 2 apresenta as principais características dos satélites da série Landsat. 36 IEPEC
4 Capítulo 3 Aquisição de imagens e processamento de dados Tabela 2. Satélites do programa Landsat Plataforma Período de operação Sensores Resolução espacial (m) Altitude da plataforma (km) Resolução temporal (dias) Landsat 1 23/7/1972 1/6/1978 RBS 1 MSS Landsat 2 22/1/ /2/1982 RBS MSS Landsat 3 5/3/ /3/1983 RBS MSS Landsat 4 16/7/ /1993 MSS TM 3 30, MSS Landsat 5 1/3/ TM 30, Landsat 6 5/10/1993 5/10/1993* ETM 4 15, 30 e Landsat 7 15/4/ ETM +5 15, 30 e OLI 6 Landsat Atual TIRS 7 15 e RBV = ReturnBeanVidicon, 2 MSS = Multispectral Scanner System, 3 TM = Thematic Mapper, 4 OLI = Operatinal Land Imager, 5 TIRS = ThermalInfrared Scanner, * Satélite explodiu no momento do lançamento, antes de entrar em órbita. O portal do agroconhecimento 37
5 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais Todos os satélites da missão Landsat possuem ou possuíram órbita do tipo polar circular e sol síncrona, sendo que o horário de passagem pelo Equador terrestre varia entre 9:45 a.m. e 10 a.m. Dentre os sensores que operaram e operam a bordo dos satélites da missão Landsat podem ser citados com destaque os sensores TM e ETM+. O sensor TM operou a bordo de dois satélites da missão, o Landsat 4 e o Landsat 5, fornecendo imagens initerruptamente por cerca de 30 anos. Tal fato faz deste sensor um dos mais importantes na história do sensoriamento remoto, sendo responsáveis por um dos maiores acervos de imagens da Terra.A Tabela 3 apresenta as principais características dos sensores TM. Tabela 3. Principais características do sensor TM Período de operação Resolução espacial Resolução temporal Número de bandas Resolução radiométrica Largura da cena imageada Vida útil Julho/ (Landsat 4) Março/ (Landsat 5) 30 m (bandasvisível) 120 m (bandatermal) 16 dias 7 bandas (6 visível; 1 termal) 8 bits 185 km 3anos O sensor ETM+ operou a bordo do satélite Landsat-7, funcionando corretamente por cerca de 4 anos (entre 1999 e 2003). O sensor ETM+ apresentou os seguintes avanços em relação ao sensor TM: Inserção da banda pancromática com 15 m de resolução espacial; Aprimoramento no sistema de calibração radiométrica, garantindo 38 IEPEC
6 Capítulo 3 Aquisição de imagens e processamento de dados uma precisão radiométrica absoluta de ±5%; Melhorias na geometria de imageamento, resultando em uma maior precisão em imagens corrigidas apenas a partir de dados de efemérides de satélite geradas pelo sistema de posicionamentoa bordo; Melhorias na resolução espacial da banda localizada no infravermelho termal (60 m). A Tabela 4 apresenta as principais características dos sensores ETM+. Tabela 4. Principais características do sensor ETM+ Período de operação Julho Resolução espacial Resolução temporal Número de bandas Resolução radiométrica Largura da cena imageada 15 m (banda pancromática); 30 m (bandasmultiespectrais); 60 m (bandatermal) 16 dias 8 bandas (1 pan; 6 visível; 1 termal) 8 bits 185 km Vida útil 5 O mais recente satélite da série é o Landsat-8, lançado em 2013, e o principal sensor a bordo é o OLI. Este sensor é uma continuação do sensor ETM+ anteriormente a bordo dos Landsats-7. A seguir são apresentadas algumas melhorias do sensor OLI em relação ao sensor ETM+: O portal do agroconhecimento 39
7 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais Aumento no número de bandas espectrais 9 bandas contra 7 do ETM+; Estreitamento de algumas bandas espectrais; Melhorias na resolução radiométrica do sensor 12 bits contra 8 bits do ETM+ As principais características do OLI são resumidas nas Tabelas 5 e 6. A Figura 11 apresenta uma comparação entre o posicionamento e largura de bandas dos sensores ETM+ e OLI. Tabela 5. Principais características do sensor OLI Período de operação Resolução espacial Resolução temporal Número de bandas Resolução radiométrica Largura da cena imageada Vida útil Fevereiro Atual 15 m (pancromática) e 30 m (multiespectrais) 16 dias 9 bandas 12 bits 170 km 185 km 5 anos 40 IEPEC
8 Capítulo 3 Aquisição de imagens e processamento de dados Tabela 6. Características das bandas espectrais do sensor OLI # Banda Largura de banda Figura 11. Comparação entre o posicionamento e largura das bandas dos sensores ETM+ e OLI. O portal do agroconhecimento 41
9 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais O sensor MODIS O sensor MODIS (Moderate Resolution Spectroradiometer, SOLOMONSON et al., 1989) é um instrumento chave para estudos ambientais, desenvolvido no contexto do programa EOS (Earth Observing System) da NASA (National Aeronautics and Space Administration). As diversas aplicações dos dados coletados pelo sensor MODIS proporcionaram melhorias no monitoramento de ambientes terrestres, aquáticos e da atmosfera, subsidiando diversas pesquisas, com fornecimento contínuo de dados e produtos padronizados (JUSTICE et al., 1998). A bordo das plataformas EOS-Terra e EOS-Aqua, o MODIS possuí alta sensibilidade radiométrica (12 bits) em 36 bandas espectrais que variam em comprimento de onda de 400 nm a nm (JUSTICE et al., 2002). A Tabela 7 apresenta as principais características do sensor MODIS. Tabela 7. Resumo das características do sensor MODIS Órbita Taxa de escaneamento Faixa imageada Dimensões do sensor Peso Taxa de transmissão de dados Resolução radiométrica Resolução espectral Resolução temporal Resolução espacial Sol síncrona, quase polar e circular 20,3 rpm 2330 km (cross track) e 10 km (along track) 1,0 x 1,6 x 1,0 m 228,7 kg 10,6 Mbps (pico) e 6,1 Mbps (em média) 12 bits 36 bandas espectrais 1-2 dias 250 m (bandas 1-2) 500 m (bandas 3-7) 1000 m (bandas 8-36) 42 IEPEC
10 Capítulo 3 Aquisição de imagens e processamento de dados 4.2. Principais bancos de imagens disponíveis gratuitamente Dentre os bancos de imagens que disponibilizam dados gratuitamente podemos citar com destaque o banco de imagens do INPE (Figura 12) < inpe.br/cdsr/> Figura 12. Banco de imagens do INPF. O Global Visualization Viewer(GLOVIS) do Serviço Geológico Americano (USGS) < (Figura 13). O portal do agroconhecimento 43
11 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais Figura 13. GLOVIS USGS. E o portal Reverb da Agência Espacial Americana (NASA) < nasa.gov/> (Figura 14). Figura 14. Portal Reverb NASA. 44 IEPEC
12 Capítulo 3 Aquisição de imagens e processamento de dados As consultas podem ser realizadas utilizando diferentes filtros, como datas, área geográfica, sensor, cobertura de nuvens entre outros. Em todos os bancos de imagens é necessária a realização de um prévio cadastro para consulta e baixar os dados solicitados. O portal do agroconhecimento 45
13 Mapeamento do uso do solo para manejo de propriedades rurais 46 IEPEC
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