AQUISIÇÃO DOS DADOS Componentes do Sistema de SR - PDF
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Edison de Lacerda Laranjeira
1 AQUISIÇÃO DOS DADOS Componentes do Sistema de SR SUB-SISTEMA ESPACIAL - PLATAFORMA - SENSOR (Carga útil Payload ) SUB-SISTEMA TERRESTRE - ESTAÇÃO DE RECEPÇÃO - CENTRO DE PROCESAMENTO E DISTRIBUIÇÃO SUB-SISTEMA USUÁRIO - TRATAMENTO VISUAL - TRATAMENTO DIGITAL (Chuvieco, 1993)
2 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Terrestre Estações de Controle, Seguimento, Recepção, Processamento e Distribuição ib i SPOT:
3 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Terrestre Estações de Controle, Seguimento, Recepção, Processamento e Distribuição ib i ERS
4 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Terrestre Estações de Controle, Seguimento, Recepção, Processamento e Distribuição ib i CBERS
5 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Terrestre Estações de Controle, Seguimento, Recepção, Processamento e Distribuição ib i CBERS
6 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Terrestre Estações de Controle, Seguimento, Recepção, Processamento e Distribuição ib i CBERS Centro de Controle de Satélites de Xian Centro de Controle de Satélites do INPE, em SJCampos,SP
7 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Foguetes Espaciais ARIANE-4 TITAN
8 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Foguetes Espaciais Longa Marcha 4B Exemplo de Lançamento: O satélite CBERS-1 foi lançado com sucesso na madrugada do dia , às 1h15 (horário de Brasília) pelo foguete Longa Marcha 4B, a partir do Centro de Lançamento de Taiyuan, na República Popular da China. A queima dos três estágios do foguete chinês ocorreu dentro do previsto. A liberação do CBERS-1 ocorreu 13 minutos após o lançamento do Longa Marcha 4B. O satélite foi colocado a uma órbita de 98º de inclinação em relação à linha do Equador, à 1hora 28 minutos, e a uma altitude de 763 quilômetros. Logo após a separação do CBERS-1 do último estágio do foguete, a estação de recepção de Nanning já estava recebendo os sinais do satélite, certificando-se do sucesso da operação de abertura do painel solar. A passagem sobre o Brasil aconteceu na sétima órbita, por volta das 11 horas e 30 minutos do dia 14/10/99, 10 horas após o lançamento.
9 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Foguetes Espaciais Longa Marcha 4B Sequência dos eventos, em segundos, durante olançamento:
10 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Plataformas e Sensores LANDSAT-7 / ETM+
11 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Plataformas e Sensores ERS 1-2 / SAR
12 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Plataformas e Sensores CBERS 1 - Service Module 2 - Sun Sensor 3-20N Thruster Assembly 4-1N Thruster Assembly 5 - Middle Wall 6 - UHF Receiver Antenna 7 - Infrared Scanner (IRMSS) 8 - IR Transmit Antenna 9 - VHF Transmit Antenna 10 - UHF Tx/Rx Antenna 11 - S-Band Antenna (DCS) 12 - CCD Transmit Antenna 13 - UHF Transmit Antenna 14 - CCD Camera 15 - S-Band Antenna (TT&C) 16 - Payload Module 17 - Solar Array 18 - S-Band Antenna (TT&C) 19 - UHF Receiver Antenna 20 WFI
13 AQUISIÇÃO DOS DADOS Subsistema Espacial Plataformas e Sensores - Classificação Quanto a Órbita (Plataformas): - GEOESTACIONARIOS (Meteorológicos, METEOSAT, GOES,...) Alta resolução temporal - HELIOSÍNCRONOS (Recursos naturais, LANDSAT, SPOT, ) Alta resolução espacial Quanto a Fonte de Energia (Sensores): - PASSIVOS (Externa -sol-, fase oculta) ÓTICOS (LANDSAT-TM, SPOT-HRV, ). Bandas largas. - ATIVOS (Interna, todo-tempo ) RADAR (ENVISAT, RADARSAT, ). Bandas estreitas.
14 Resolução: a capacidade para discriminar informação em detalhe de um objeto detectado. O conceito de resolução aplicado aos instrumentos óticos tradicionais se refere fundamentalmente ao poder de separação espacial do sistema de lentes. Para os sensores remotos a bordo de satélitesoestudodousodosolointroduz novas dimensões além das planimétricas. São elas: Resolução Espacial: Tamanho do píxel no terreno; Resolução Radiométrica: Número de níveis digitais; Resolução Espectral: Número e amplitude das bandas espectrais; Resolução Temporal: Frequência de obtenção de uma imagem do mesmo local.
15 Resolução Espacial: é capacidade do sistema para distinguir o objeto mais pequeno possível em uma imagem. Os Sistemas óticos-eletrônicos armazenam a informação em forma de matriz bidimensional de elementos contínuos denominados píxeis. SENSO OR Detector Sistema Ótico A imagem completa se gera mediante a varredura da superfície terrestre pelo sensor, correspondendo cada píxel ao Campo de Visão Instantâneo (IFOV). IFOV (Instantaneous Field Of View): Menor superfície do terreno coberta pelo detector a uma determinada altitude e em um determinado instante. α O ângulo de abertura em radianos é na realidade a medida da resolução espacial, no entanto, a expressão mais difundida do valor da resolução espacial é o tamanho da superfície observada que se armazena como um só píxel. Campo de Visão (FOV): é o ângulo de abertura correspondente a uma linha completa de varredura do sensor ou swath. X IFOV Y
16 Resolução Espacial: RGB 241 Resolução Espacial de 2,40m 0,60m
17 Resolução Espacial: LANDSAT-MSS (80m x 80m) NOAA-AVHRR (1,1km 1km x 1,1km) 1km) METEOSAT (5km x 5km)
18 QuickBird (P) 0,64m Resolução Espacial: IKONOS (P) 1m IKONOS (ME) 4m IRS 5m SPOT (P) 10m ERS 12,5m LANDSAT-ETM (P) 15m SPOT(XS) e CBERS(CCD) 20m LANDSAT-TM (1-5 y 7) 30m LANDSAT-MSS (1-5 y 7) 80m
19 Resolução Espectral: Capacidade do sensor para discriminar a reflectância / radiância detectada em diferentes comprimentos de onda do espectro electromagnético. Banda: intervalo de comprimentos de onda explorados pelo sensor. A resolução espectral é determinada por: - Número de bandas; - Amplitude ou intervalo de λ em que capta a radiação eletromagnética.
20 Colégio Politécnico da UFSM DPADP0017 : Sensoriamento Remoto (Prof. Dr. Elódio Sebem) Resolução Espectral: Azul Verde Vermelho IR Próximo RGB 241
21 Resolução Espectral: Em termos gerais o sensor terá maior utilidade quanto maior seja o número de bandas que proporcione, já que as características de determinados alvos requerem estudos multiespectrais. Por outro lado, é interessante que a amplitude de cada banda seja o mais reduzida possível com o objetivo de não se obter valores médios de regiões espectrais com diferentes significados ifi físicos.
22 Resolução Espectral: Classificação quanto ao número de bandas: - Monobanda / Monocanal (Pancromáticos) - Multiespectrais t i - Superespectrais - Hiperespectrais Satélite Sensor Bandas λ (μm) METEOSAT VISIBLE (VIS) 0,45-1,0 Vapor de Agua (WV) 5,7-7,1 Infrarrojo (IR) 10,5-12,5 1.- VISIBLE 06 0,6 2.- IR Próximo 0,8 NOAA 14 AVHRR 3.- IR Medio 3,7 4.- IR Térmico 10,8 5.- IR Térmico Azul (B) 0,45-0, Verde (G) 0,52-0, Rojo (R) 0,63-0,69 LANDSAT 4,5 TM 4.- IR 0,76-0, IR 155-1, , IR Térmico 10,40-12, IR 2,08-2,35 LANDSAT 7 ETM+ LANDSAT 4,5 TM P 0,522-0,90 P 0,51-0,73 SPOT 1,2,3 HRV XS1 (Verde) 0,50-0,59 XS2 (Rojo) 0,61-0,68 XS3 (IR) 0,79-0,89 SPOT 1,2,3 SPOT 4 HRV SWIR/MIR 1,58-1,75 B0 (Azul) 0,43-0,47 P 0,45-0,90 =TM1 0,45-0,53 IKONOS =TM , ,61 =TM3 0,64-0,72 =TM4 0,77-0,88 ERS 1,2 SAR C 5,3(cm)
23 Resolução Espectral Hiperespectrais (exemplos): PLATAFORMAS AÉREAS Nome Fabricante / ULR Nº Bandas Faixa Espectral AVIRIS (Airbone Visible Infrared Imaging Spectrometer) NASA Jet Propulsion Lab mightysatii 224 0,4 2,5μm HYDICE (Hyperspectral Digital Imagery) CASI (Compact Airbone Spectrographic Imager) PROBE-1 HyMap Naval Research Lab ITRES Research Limited it Earth Search Science Inc. com Integrated Spectronics ,4 2,5μm 228 0,4 1,0μm 128 0,4 2,5μm ,4 2,5μm Fonte: Conferencia ESRI 10/2003
24 Resolução Espectral Hiper e Superespectrais: PLATAFORMAS ESPACIAIS Nome Fabricante / ULR Nº Bandas Faixa Espectral Hyperion (EO 1) NASA Goddard Space Flight Center ,4 2,5μm ASTER (TERRA) MODIS (TERRA) Orbview4/Warfighter FTHSI (MightySatII) COIS (NEMO) NASA (EOS) Jet Propulsion Lab y Japex Geoscience Institute Tokio 14 VNIR 4 SWIR 6 TIR - 5 NASA (EOS) Jet Propulsion Lab Faixas variáveis desde ,405 14,385μm Orbital Sciences Corporation Air Force Research Lab Space Technology Development Corporation Naval Research Lab ,45 2,0μm 256 0,35 1,05μm 210 0,4 2,5μm Fonte: Conferencia ESRI 10/2003
25 Resolução Radiométrica: Capacidade do sensor para discriminar níveis de intensidade de reflectância / radiância espectral. Nos sistemas analógicos (fotografia) a resolução radiométrica é determinada pelo número de níveis de cinza. Nos sistemas it ótico-eletrônicos t i cada píxel terá um valor ou nível digital it (ND) proporcional a quantidade de energia recebida. Se refere a menor diferença de reflectância que pode detectar um sensor.
26 Resolução Radiométrica: 8 bit = 2 8 = 256 N.D. 10 bit = 2 10 = 1024 N.D. 16 bit = 2 16 = N.D Óticos: LANDSAT - TM, NOAA - AVHRR ERS - SAR SPOT - HRV
27 Resolução Temporal: Capacidade do sensor para diferenciar mudanças temporais sofridas pela superfície terrestre em estudo. Período de tempo que o sensor necessita para adquirir uma nova imagem do mesmo ponto da superfície terrestre (revisita). O período de tempo necessário para passar pela vertical do local de uma determinada latitude, somente depende de dois fatores: - da altura da óbit órbita; - campo de visão do instrumento. Fundamento Físico: As leis de Kepler As minuciosas observações realizadas por Tycho-Brahe sobre a órbita de Marte permitiram que Kepler anunciasse suas três conhecidas leis que regem o sistema solar e a partir das quais Newton desenvolveu a lei de gravitação universal: 1) Lei das órbitas elípticas: "O planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol ocupa um dos focos". 2) Lei das áreas: "A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais". 3) Lei dos tempos: "Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são 3) Lei dos tempos: "Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos eixos maiores de suas órbitas".
28 Resolução Temporal Movimento Orbital: A estabilidade de uma órbita do satélite requer que a soma dos dois vetores força atuantes sobre o mesmo seja nula: - força gravitacional exercida pela terra. - força centrífuga tíf originada i pelo movimento circular Para saber mais:
29 Resolução Temporal Tipos de órbita: Geoestacionária: - Máxima resolução temporal - Também chamados satélites fíxos - Utilizada paraestudos multi-temporais t i e fenômenos dinâmicos i - Satélites Meteorológicos e de Comunicação.
30 Resolução Temporal Tipos de órbita: Héliosincrona Recorrente: Héliosincrona: - A posição do satélite com respeito ao sol é sempre a mesma. - O ângulo de incidência da luz solar com respeito a superfície da terra é sempre o mesmo. Recorrente: - Depois de um determinado número de dias o satélite repete a mesma órbita. - O satélite pode observar a mesma zona da terra com intervalos de tempo regulares (Frequência de Revisita). Órbitas polares Os satélites que giram ao redor da Terra em órbitas polares têm uma inclinação próxima a 90º respeito ao plano equatorial da Terra e passam sobre os pólos geográficos Norte e Sul uma vez por órbita. Como a Terra gira, o satélite pode reconhecer toda a superfície da Terra e, portanto, este tipo de órbita é a que se costuma empregar nos satélites de sensoriamento remoto para observação de recursos naturais.
31 Resolução Temporal Tipos de órbita: Héliosincrona Recorrente: Aquisição por Faixas...
32 Resolução Temporal Tipos de órbita: Héliosincrona Recorrente:... até completar toda a terra.
33 Resolução Temporal Tipos de órbita: Período de repetição: Período da órbita ou ciclo de repetição. Período de revisita: Frequência de revisita ou capacidade de revisita. Satélite METEOSAT NOAA LANDSAT SPOT IKONOS ERS R. Temporal (Nominal) 0,5h 24h 16d 26d 2,9d 35d MODIFICAÇÕES Nº. Satélites da constelação (Missões Tándem): ERS1 2 = +24 horas Landsat 5 7 = +8días Programação de trajetórias adjacentes (Sobreposição): Landsat: 7,6% (Equador) 54% (60º N-S) Combinação de satélites/passadas: Sensores iguais ou diferentes: Spot-Landsat-Ikonos Trajetórias diurnas/noturnas: ERS2 = 10días Visadas laterais: Possibilidade d de observar a mesma zona a intervalos menores que a resolução temporal, variando o ângulo de visada do sensor.
34 Algumas definições importantes: Pericentro: é oponto mais próximo do astro ao redor do qual osatélite orbita. Perigeo: é o ponto mais próximo da Terra, onde o satélite orbita mais rapidamente. e Apogeo: é o ponto mais afastado da Terra, onde o satélite move-se mais lentamente. Trajetória: é a projeção central da órbita do satélite sobre a superfície terrestre. - Se a óbitaé órbita Equatorial, a tajetóiacoincide trajetória com a Linha do Equador; -SeéPolar, não poderá coincidir com um meridiano devido a rotação da terra; - Trajetória Descendente quando a órbita do satélite ocorre do hemisfério Norte para o hemisfério Sul. - Trajetória Ascendente quando a órbita do satélite ocorre do hemisfério Sul para o hemisfério Norte.
35 Algumas definições importantes: Nós Ascendente e Descendente são as intersecções das óbit órbitas ascendentes e descendentes, respectivamente, com a Linha do Equador. Considerando do o caso mais asgeral de órbita ób aelíptica em que a Terra ocupa um dos focos da elipse, as seis constantes de integração de cada movimento Kepleriano definem univocamente a orientação do plano orbital, a forma e as dimensões da órbita e o instante de passagem do satélite pelo pericentro. Assim, teremos: - Ascensão reta do nó ascendente (Ω): ângulo medido no plano equatorial entreoequinóciodevernal(oudeprimavera)eopontoemqueosatélite cruza o plano do equador, de Sul a Norte. - Argumento do perigeo (ω): ângulo medido no plano orbital entre o nó ascendente e o perigeo da órbita, na direção do movimento.
36 Algumas definições importantes: - Inclinação da órbita (i): ângulo entre os planos orbital eequatorial. É o menor dos ângulos formados pelo eixo de rotação terrestre e o vetor momento ocinético co do satélite. As órbitas ób asclassificam-se ca se em: Equatorial Direta: i = 0 Direta: 0 <i<90 Polar: i = 90 Retrógrada: 90 <i<180 Equatorial Retrógrada: i = Excentricidade (e): define a forma da órbita, sendo: onde b é o semieixo menor da elipse e a o semieixo maior. - Semieixo maior (a): especifica o tamanho da órbita. - Instante de passagem pelo Perigeo (τ)
37 Algumas definições importantes:
38 Evolução da Resolução Espacial:
CAPÍTULO 4 Sistemas Sensores e Orbitais
CAPÍTULO 4 Sistemas Sensores e Orbitais 1.0. Resolução das imagens de sensoriamento remoto a) Resolução espacial: a resolução espacial é determinada pela capacidade do detector em distinguir objetos na
METEOSAT MSG (Meteosat Second Generation)
METEOSAT MSG (Meteosat Second Generation) (*) METEOSAT 1: 23-11-77 MSG-1: 28-08-02 Órbita: Geoestacionária 36.000km Resolução Temporal: 0,5h Resolução Espacial: 2,5-5km http://www.eumetsat.de/en/index.html
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IMESTSIO DA (7834 E TECNOtOGIA Ch A INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS Coordenadoria de Ensino, Documentação e Programas Especiais Atividade de Treinamento
Sistemas sensores remotos: Características e aplicações.
Sistemas sensores remotos: Características e aplicações. Fabrício Dias Gonçalves fdias@ufpa.br Landsat; Ikonos; QuickBird; JERS-1; ALOS; RADARSAT-1; RADARSAT-2 Sensores Remotos Ativo Ativo e Passivo Passivo