Sensoriamento Remoto - Apostila

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PÓS-GRADUAÇÃO GEOTECNOLOGIAS ESPECIALIZAÇÃO LATO SENSU SENSORIAMENTO REMOTO

Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Sumário: 1. Introdução Conceito SR, Histórico e evolução do SR, SR no Mapeamento, Imagens vs. Mapas, Segmentos de um Sistema de SR, Classificação dos Sistemas, principais organizações e o mercado do SR; 2. Energia Eletromagnética Onda eletromagnética, Transmitancia, Absortancia e Reflextancia, Equação do Fluxo Radiante, Espectro eletromagnético, Visivel, Infravermelho, Microondas, Iterações com a Atmosfera; 3. Pré-processamento Correções Atmosféricas, Correções radiométricas; 4. Iterações Iterações com Alvos assinatura espectral 5. Interpretação Interpretação de imgagens digitais Interpretação visual vs. Automatica, conceito visão computacional, variáveis visuais, Identificação de formas de relevo, padrões de drenagem, tipos de Vegetação; 6. Chaves de Interpretação Assinatura ssinatura espectral espectral,, textura, textura, forma, forma, som sombra, bra, tam tamanho anho,, situação situação;; definição definição de de um umaa classe, avaliação variabilidade interna, estabelecimento de regras de interpretação; 7. Plataformas Plataformas classificação Orbitas, resolução temporal, Altitude da Plataforma; 8. Sistemas Sensores Caracteristicas: Resolução espacial e radiometrica, geometria de aquisição da imagem, tipo de varredura, correção geométrica, registro de uma imagem; 9. Principais Sistemas: Landsat, Spot, CBERS, Quickbird, Rapid Eye, GeoEye, WorldView, IKONOS, ALOS, GOES, Terra SAR, Tamdem-X, TOPEX; 10. Disponibilidade Disponibil idade de dados: dados: SRTM, NASA, INPE, IBGE. 11. Aerotofogrametria: Conceitos Básicos, Definição de Imagem Fotogramétrica Digital, Estações de Trabalho para a Fotogrametria Digital, Geração de Imagens Fotogramétricas Digitais, Geração de Orto-imagens Digit Digitais, ais, Fotoi Fotointerp nterpretação retação.. 12. Aplicações: Oceanografia, Planejamento, Monitoramento Florestal, Estudo de Desenvolvimento Regional, Arquelogia, Geologia, Agricultura, Hidrografia.


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1. Introdução Conceito SR, Histórico e evolução do SR, SR no Mapeamento, Imagens vs. Mapas, Segmentos de um Sistema de SR, Classificação dos Sistemas, principais organizações e o mercado do SR; O sensoriamento remoto (SR) teve início com a invenção da câmara fotográfica que foi o primeiro instrumento utilizado e que, até os dias atuais, são ainda utilizadas para tomada de fotos aéreas. A câmara russa de filme pancromático KVR-1000, por exemplo, obtém fotografias a partir de satélites com uma resolução espacial de 2 a 3 m. As aplicações militares quase sempre estiveram à frente no uso de novas tecnologias, e no SR não foi diferente. diferente. Após Após a to tom mada das fot fotos os o balão era puxad puxadoo ddee vvolt oltaa e as fotos fotos reveladas reveladas eram util utilizadas nas tarefas de reconhecimento. Posteriormente, aviões foram utilizados como veículos para o transporte das câmaras. Na década de 60 surgiram os aviões norte americanos de espionagem denominados U2. Estes aviões, ainda hoj hojee util utilizados izados em versões mais mais modernas, voam a um umaa altit altitude ude aci acim ma de 20.000 m o que dificulta o seu abate por forças inimigas. Conduzido por apenas um piloto eles são totalmente recheados por sensores, câmaras e uma grande variedade de equipamentos. Estes aviões têm sido utilizados também para uso civil. Em 1995, um deles foi utilizado pelos Estados Unidos para monitoramento de queimadas e mapeamentos diversos, nas regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil. A grande revolução do SR aconteceu no início da década de 70, com o lançamento dos satélites de recursos naturais terrestres. Os satélites, embora demandem grandes investimentos e muita uita energia energia nos seus seus lançamentos, lançamentos, orbitam orbitam em torno orno da Terr Terraa por vários vários anos. Durante sua operação em órbita o consumo de energia é mínimo, pois são mantidos a grandes altitudes onde não existe resistência do ar e a pequena força gravitacional terrestre é equil equilibr ibrad adaa pela força centríf centrífug ugaa do movi movim men ento to orbital orbital do satélit satélite. e. Estes aparato aparatoss espaciais executam um processo contí contínuo nuo de tom omadas adas de imagens da superfí superfície cie terrestr errestree coletadas coletadas 24 h/di h/dia, a, durante toda a vida útil dos satélites. Nesta apostila usaremos o termo imagem no lugar de foto de satélite, que têm o mesmo significado, embora o primeiro seja mais tecnicamente utilizado. A evolução de quatro segmentos tecnológicos principais determinou o processo evolutivo do SR por satélites: a) Sensores – são os instrumentos que compõem o sistema de captação de dados e imagens, cuja evolução tem contribuído para a coleta de imagens de melhor qualidade e de maior poder poder de defin definição. ição. b) Sistema de telemetria – consiste no sistema de transmissão de dados e imagens dos satélites para estações terrestres, e tem evoluído no sentido de aumentar a capacidade de ttransmissão ransmissão dos grandes volumes de dados, que constit constituem uem as as imagens. c) Sistem Sistemas as de processam processamento – consiste consistem m dos equipamentos compu computtacionais acionais e softwares soft wares destinados destinados ao arm armazenam azenament entoo e processam processamento dos dados do SR. SR. A evolução deste segmen segmentto te tem m increme incrementa ntado do a capacidade capacidade de manutenção de acervos acervos e as potencialidades do tratamento digital das imagens. d) Lançadores – consistem das bases de lançamento e foguetes que transportam e colocam em órbita, órbita, os satélit satélites. es. A evolução deste segmento segmento tem permit permitiido colocar, em órbit órbitas as terrestres, terrestres, satélites satélites mais pesa pesados, dos, com maior quantid quantidade ade de instrum instrumentos, entos, e consequent consequenteme emente, nte, com m mais ais recursos recursos tecnológicos. ecnológicos. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Na verdade a evolução do SR é fruto de um esforço multidiciplinar que envolveu e envolve avanços na física, na físico-química, na química, nas biociências e geociências, na computação, na mecânica, etc... Existem várias séries de satélites de SR em operação, entre eles podemos citar: LANDSAT, SPOT, CBERS, IKONOS, QUICKBIRD e NOAA. Os satélites das cinco primeiras séries são destinados ao monitoramento e levantamento dos recursos naturais terrestres, enquanto que os satélites NOAA fazem parte dos satélites meteorológicos, destinados principalmente aos estudos climáticos e atmosféricos, mas são também utilizados no SR. A seguir, uma descrição resumida de algumas destas séries de satélites. O sistema LANDSAT (LAND SATellite) foi o primeiro a obter de forma sistemática, imagens terrestres sinópticas de média resolução. Desenvolvida pela NASA a série de satélites LANDSAT iniciou sua operação em 1972. Os primeiros satélites eram equipados com os sensores Multispectral Scanner System (MSS). Esses sensores já tinham a capacidade de coletar imagens separadas em bandas espectrais em formato digital, cobrindo a cada imagem uma área de 185km X 185km, com repetição a cada 18 dias. A série passou por inúmeras inovações, especialmente os sistemas sensores que atualmente obtêm imagens em 7 bandas espectrais. O último da série, o LANDSAT 7, é equipado com os sensores ETM (Enhanced Tematic Mapper) e PAN (Pancromático). O termo Pancromático significa uma banda mais larga que incorpora as faixas espectrais mais estreitas, por esta razão a quantidade de energia da banda Pancromática chega ao satélite com maior intensidade e isto possibilita ao sensor uma definição melhor. O Pancromático do LANDSAT chega a uma resolução espacial de 15 m. Os satélites desta série deslocam a uma altitude de 705 km, em órbita geocêntrica circular, quase polar e heliossíncrona, isto é, cruzam um mesmo paralelo terrestre sempre no mesmo horário. No período diurno o Landsat cruza o equador às 9:50 h. Ao longo da história do SR até o ano de 2004, a série LANDSAT foi a que mais produziu e forneceu imagens para todos tipos de estudos e aplicações. O sistema SPOT (Systeme Probatoire d’Observation de la Terre) foi planejado pelo governo francês em 1978, com a participação da Suécia e Bélgica, e gerenciado pelo Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES), entidade responsável pelo desenvolvimento do programa e operação dos satélites. O SPOT-1 foi lançado em fevereiro de 1986, o SPOT-2 em 1989 e o SPOT-3 em 1993, todos com características semelhantes. O SPOT-4, lançado em 1998, incorpora mais um canal no modo multispectral (XS) e um novo sensor para monitoramento da vegetação. As características básicas do sistema SPOT são: Altitude 832 km; velocidade 13,3 km / s; área coberta por cena 60km X 60km; peso 1870 kg; dimensões 2m X 2m X 4,5m; taxa de transmissão de dados 50 Mbits / s; passagem diurna em órbita descendente às 10:30 h. O sistema sensor do SPOT, HRVIR (High Resolution Visible and Infra-Red) capta imagens em 4 faixas espectrais (XS1, XS2, XS3 e XS4) com resolução de 20m e uma banda Pancromática (P) com resolução de 10m. O sensor de vegetação tem resolução de 1.165m. Uma característica interessante do SPOT é possibilitar o imageamento fora do nadir (o termo nadir é utilizado para definir a perpendicular à superfície terrestre a partir do satélite). O instrumento sensor pode ser direcionado para os dois lados (leste e oeste), de 0º a 27º, permitindo a obtenção de imagens dentro de uma faixa de 950 Km de largura, centrada no plano da órbita do satélite. Esta técnica, conhecida como visada lateral, permite uma rápida capacidade de revista em áreas específicas. Próximo ao equador uma mesma área pode ser observada, em média, a cada 3,7 dias. Este recurso, por demandar tarefas operacionais adicionais, tem custo relativamente alto. Os satélites meteorológicos da série NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) orbita a uma altitude de 840 Km e coletam dados atmosféricos globais, especialmente sobre as regiões polares e são também heliossíncronos. Operam em órbita circular, quase polar cujo plano orbital faz um ângulo de aproximadamente 9º com o eixo terrestre e período Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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orbital em torno de 102 minutos. Existem sempre 2 satélites NOAA em operação que atuam de forma complementar, um passa no início da madrugada e no início da tarde, enquanto o outro passa no início da manhã e no início da noite. Portanto os imageamentos são realizados a cada seis horas. Em 1999 estavam em operação os satélites NOAA-14 e NOAA-15. O sistema sensor de imageamento do NOAA é o AVHRR (Advancing Very High Resolution Radiometer). O AVHRR e demais sensores do NOAA destinam-se principalmente a estudos globais relacionados a: cobertura vegetal; discriminação e distribuição de nuvens; separação terra-água; avaliação da extensão da cobertura de neve e gelo; determinação das temperaturas superficiais dos mares e oceanos; levantamento do perfil vertical da temperatura da atmosfera, conteúdo de vapor de água na atmosfera; conteúdo de ozônio; medição do fluxo de partículas provindas do Sol e incidentes na superfície terrestre. Resumo dos principais eventos relacionados ao processo evolutivo do SR: • 1672 - Desenvolvimento da teoria da luz; - Newton : decomposição da luz branca; • 1822 - Utilização de uma câmara primitiva; - Niepa: geração da primeira imagem fotográfica fazendo uso de uma câmara primitiva e papel quimicamente sensibilizado à luz. • 1939 - Desenvolvimento de equipamentos ópticos; • - Pesquisas de novas substâncias fotosensíveis; • 1859 - Utilização de câmaras fotográficas a bordo de balões; • 1903 - Utilização de fotografias aéreas para fins cartográficos; • 1909 - Tomadas de fotografias aéreas por aviões; • 1930 - Coberturas sistemáticas do território para fins de levantamento de recursos naturais; • 1940 - Desenvolvimento de equipamentos para radiometria sensíveis à radiação infravermelha; - Utilização de filmes infra-vermelho na II Guerra, para detecção de camuflagem; • 1944 - Primeiros experimentos para utilizar câmaras multiespectrais; • 1954 - Desenvolvimento de radiômetros de microondas; - Testes iniciais visando a construção de radares de visada lateral; • 1961 - Desenvolvimento de processamentos ópticos e digitais; - Primeiros radares de visada lateral; • 1962 - Desenvolvimento de veículos espaciais tripulados e não tripulados; - Lançamentos de satélites meteorológicos; - Primeira fotografia orbital MA-4-Mercury; • 1972 - Fotografias orbitais tiradas pelo programa Gemini; - Surgem outros programas espaciais envolvendo satélite de recursos naturais: SEASAT, SPOT, ERS, LANDSAT; • 1983 - Lançamento do Landsat 4, SIR-A, SIR-B, MOMS; • 1991 - Lançamento de ERS-1


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2. Energia Eletromagnética Onda eletromagnética, Radiação Solar, Transmitancia, Absortancia e Reflextancia, Equação do Fluxo Radiante, Espectro eletromagnético, Visivel, Infravermelho, Microondas, Iterações com a Atmosfera; RADIAÇÃO SOLAR O Sol é a principal fonte de energia para todo o sistema solar e, devido à sua elevada temperatura, gera uma grande quantidade de energia que é irradiada para todo o espaço. Propagando-se pelo vácuo com uma velocidade próxima de 300.000 km/s a energia radiante, também chamada radiação solar , atinge a Terra onde é em parte refletida de volta para o espaço e em parte absorvida pelos objetos terrestres transformando-se em calor ou outras formas de energia. Por exemplo, a radiação solar ao ser absorvida pela água do oceano se transforma em calor que a faz evaporar formando as nuvens e estas, ao se precipitarem na forma de chuva alimentam os reservatórios das usinas hidroelétricas; a água acumulada nos reservatórios contém energia mecânica potencial que ao se precipitar através dos geradores da usina é transformada em energia elétrica e então transportada (por fios elétricos) para outros lugares onde novas transformações podem gerar luz, calor, acionar motores, etc. A energia radiante também pode ser gerada na Terra por objetos aquecidos ou através de outros fenômenos físicos. Por exemplo, o filamento de uma lâmpada se torna incandescente ao ser percorrido por uma corrente elétrica, gera energia radiante, sob a forma de luz, que ilumina os objetos ao redor. LUZ E RADIAÇÃO Isaac Newton (1642-1727), um dos maiores cientistas de todos os tempos, provou que a radiação solar poderia ser separada (dispersa) em um espectro colorido, como acontece num arco-íris. Sua experiência, mostrou que a radiação solar visível (luz branca) é uma mistura de luzes de cores diferentes. Experimentos realizados posteriormente mostraram que o espectro solar contém outros tipos de radiação invisíveis, como a ultravioleta e a infravermelha (figura 1).

Figura 1. Dispersão da radiação solar. Observe na figura 2 que ao agitar uma corda você transfere energia para ela e esta energia se propaga formando ondas ao longo da mesma. Se você observar com cuidado verá que as ondas que se formam tem uma geometria que se repete em ciclos de mesmo comprimento ao longo da corda. Esse comprimento de onda depende da freqüência com que você agita a corda e também da velocidade com que as ondas podem se propagar através dela (numa corda fina as ondas se propagam mais rapidamente que numa grossa). Desta forma, uma propagação ondulatória de energia pode ser caracterizada pelo comprimento ou freqüência das ondas que se formam. Para produzir ondas curtas você precisa agitar a corda com freqüência mais alta, isto é, transferir mais rapidamente energia para a corda; por isso, as ondas de comprimento de onda curto transportam mais energia por segundo. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Diferente dos outros tipos de energia que dependem de um meio material (como a corda) para se propagar de um lugar para outro, a energia radiante pode se deslocar através do vácuo; neste caso, os físicos dizem que a radiação se propaga através de um meio denominado campo eletromagnético e, por isso, é também denominada radiação eletromagnética (REM).

Figura 2. Propagação da energia. Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética podem ser tão pequenos que são medidos em sub-unidades como o nanometro (1nm = 0.000000001m) ou o micrometro (1mm = 0.000001m). Por outro lado as freqüências podem ser tão altas que são medidas emGigahertz (1Ghz = 1.000.000.000 de ciclos por segundo) ouMegahertz (1MHz = 1.000.000 de ciclos por segundo). Se organizarmos todo o nosso conhecimento sobre os diferentes tipos de radiação eletromagnética, teremos um gráfico como o da figura 3, denominado EspectroEletromagnético, que foi construído com base nos comprimentos de onda (ou freqüências) das radiações conhecidas. O espectro está dividido em regiões ou bandas cujas denominações estão relacionadas com a forma com que as radiações podem ser produzidas ou detectadas (com certeza você já ouviu falar em muitos desses nomes, apenas não sabia que se tratavam de coisas da mesma natureza).

Figura 3. O espectro eletromagnético. Podemos destacar algumas bandas do espectro e suas características mais notáveis: 1. A pequena banda denominada luz compreende o conjunto de radiações para as quais o sistema visual humano é sensível;


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2. A banda do ultravioleta é formada por radiações mais energéticas que a luz (tem menor comprimento de onda); é por isso que penetra mais profundamente na pele, causando queimaduras quando você fica muito tempo exposto à radiação solar. 3. A banda de raios X é mais energética que a ultravioleta e mais penetrante; isso explica porque é utilizada em medicina para produzir imagens do interior do corpo humano. 4. As radiações da banda infravermelha são geradas em grande quantidade pelo Sol, devido à sua temperatura elevada; entretanto podem também ser produzidas por objetos aquecidos (como filamentos de lâmpadas). 5. O conjunto de radiações geradas pelo Sol, se estendem de 300 até cerca de 3000nm e essa banda é denominada espectro solar . LUZ E COR O sistema visual do homem e dos animais terrestres é sensível a uma pequena banda de radiações do espectro eletromagnético situada entre 400nm e 700nm e denominada luz. Dependendo do comprimento de onda, a luz produz as diferentes sensações de cor que percebemos. Por exemplo, as radiações da banda entre 400nm até 500nm, ao incidir em nosso sistema visual, nos transmitem as várias sensações de azul e cian, as da banda entre 500nm e 600nm, as várias sensações de verde e as contidas na banda de 600nm a 700 nm, as várias sensações de amarelo, laranja e vermelho. Uma propriedade importante das cores é que estas podem ser misturadas para gerar novas cores. Escolhendo três cores básicas (ou primárias) como o azul, o verde e o vermelho, a sua mistura em proporções adequadas pode gerar a maioria das cores encontradas no espectro visível. Como você pode ver na figura4, os matizes formados podem ser agrupados emamarelo (Y), cian (C) emagenta (M), este último não encontrado no espectro visível. A mistura das três cores primárias forma obranco (W).

Figura 4. Mistura de cores.


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3. Pré-processamento Correções Atmosféricas, Correções radiométricas; http://www6.ufrgs.br/engcart/PDASR/ Correções Atmosféricas Atualmente existem na literatura diversos métodos de correção atmosférica aplicados em dados hiperespectrais e multiespectrais. Para uma melhor compreensão pode-se dividilos em métodos alternativos e físicos. 3.1 - Métodos Alternativos Os métodos alternativos são aqueles que utilizam informações intrínsecas das próprias imagens, ou seja, utilizam “pixels” que são representativos de feições específicas. São correções que não dependem de parâmetros atmosféricos ou de dados da superfície, e sim das informações da própria imagem para determinar a contribuição da atmosfera em cada banda espectral. Uma de suas limitações consiste na exigência de alvos específicos nas imagens analisadas. Como exemplo de métodos alternativos pode-se citar: “Internal Average Relative Reflectance” (IARR) (Kruse et al., 1985) - Este é um método alternativo, onde a reflectância de cada “pixel” é obtida dividindo-se seu espectro de radiância pelo espectro de radiância média da imagem. A correção em si é realizada através do espectro médio da cena inteira, tomando-se este dado como espectro de referência. Cuidados devem ser tomados quando esta técnica for aplicada, pois falsas feições podem ser introduzidas, se a média do espectro contiver fortes características relacionadas com a composição da superfície (Van den Bosch e Alley, 1990). “Empirical Line” (Gao et al., 1991) - Neste método alternativo a reflectância de superfície aqui é obtida através de uma regressão linear que estabelece a relação entre a reflectância dos alvos selecionados e os dados de radiância correspondentes na imagem. “Flat Field” (Roberts et al., 1986) - Este método é utilizado para normalizar imagens em uma área de reflectância conhecida. Basicamente o espectro de radiância de cada “pixel” é dividido pelo espectro de radiância média desta área, que servirá como referência para a obtenção da reflectância de superfície. Como exemplo de métodos alternativos, embora mais aplicados em imagens multiespectrais, pode-se citar ainda, os métodos do histograma mínimo, da interseção em Y e o método da regressão linear. Estes métodos são comentados e explicados em Ribeiro (1992) e Freire (1996). 3.2 - Métodos Físicos Nos métodos físicos, torna-se fundamental o conhecimento das propriedades ópticas da atmosfera e do processo de interação da radiação com a atmosfera e a superfície. Estes métodos são fundamentados na teoria da transferência radiativa, a fim de que retratem a complexidade da atmosfera, que irá variar com o tipo de modelo a ser utilizado e o resultado final a que se propõe.


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Na literatura, existem vários modelos que utilizam os chamados métodos físicos, sendo os mais representativos: “Atmospheric REMoval Program” (ATREM) (Gao e Goetz, 1990) - Este modelo utiliza um método de transferência radiativa onde a reflectância de superfície é obtida a partir de dados, sem o conhecimento prévio das características da superfície. O modelo utiliza bandas de absorção de vapor d’água (0,94µm e 1,140µm) para calcular o vapor d’água “pixel” a “pixel”, a curva da irradiância solar acima da atmosfera e o espectro de transmitância para os gases atmosféricos. O MODELO 5s (Tanré et al., 1986) - Este modelo foi desenvolvido por pesquisadores do laboratório de Óptica da Atmosfera de Lille (França), com o objetivo de estimar o sinal recebido pelos satélites no espectro solar (0,25µm a 4,0µ m) na ausência de nuvens. O modelo tem sido utilizado principalmente para a estimativa de radiação solar na superfície e para correção atmosférica. Utiliza ainda, um método de transferência radiativa onde a correção atmosférica não é realizada diretamente, mas sim executada para diferentes reflectâncias superficiais e diferentes modelos de aerossóis. Neste caso, a atmosfera é empregada como a principal informação e sua presença é considerada através das propriedades ópticas de seus constituintes (Zullo Jr., 1994). “LOWTRAN 7” (Van den Bosch e Alley, 1990; Kneisys et al., 1988) - O modelo “Low Atmospheric Radiance and Transmittance” (LOWTRAN) foi desenvolvido pelos pesquisadores da “Air Force Geophysics Laboratory” (AFGL), para determinar a perda de transmissão e retornos da atmosfera que afetam o desempenho dos sistemas eletro-ópticos de vigilância e os sistemas de armas e orientação. Inicialmente, este modelo restringia-se à determinação da transmitância (fator fundamental para correção atmosférica) e da radiância emergente da atmosfera devido ao espalhamento atmosférico (ar e aerossóis). Neste caso, não eram considerados os efeitos da interação da radiação solar com o alvo. O Modelo LOWTRAN 7 possui significativas modificações em relação às versões anteriores. Como exemplo, pode-se citar os cálculos de espalhamento múltiplo no visível e infravermelho, bem como, os efeitos de nuvens e outros aerossóis atmosféricos. A aplicação do LOWTRAN 7 para a correção atmosférica em imagens obtidas a partir do sensor AVIRIS, tem demonstrado grande eficiência nos seus resultados. Este modelo tem suprido muita das limitações impostas pelos outros modelos, com seus diferentes métodos alternativos ou físicos. Isto elimina a necessidade de um conhecimento prévio da cena para identificar áreas com pouca ou nenhuma característica de absorção no espectro.Dos modelos de correção atmosférica existentes e utilizados para dados hiperespectrais, destaca-se o modelo “Moderate Atmospheric Radiance and Transmittance” (MODTRAN 3). A precisão do método de transferência radiativa e o modelo atmosférico influenciam diretamente na obtenção da reflectância da superfície. Desta maneira, verificou-se que o MODTRAN 3 seria um substituto em potencial do LOWTRAN 7, uma vez que o primeiro possui algumas diferenças que o tornam mais preciso que o segundo. O MODTRAN 3 é um modelo de resolução moderada que incorpora todas as capacidades do LOWTRAN moleculares mais sensíveis com uma resolução de 2cm 1− Modificações foram feitas de modo a utilizá-lo de uma AVIRIS (Green et al., 1993a). Entre elas pode-se citar:

da radiância e transmitância atmosférica, 7, e contém ainda, modelos de bandas (Anderson et al., 1995). maneira mais adequada para dados do


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(1) - A inclusão de medidas da reflectância de superfície; (2) - A relação do modelo com as medidas de profundidade óptica; e (3) - A relação do modelo com as medidas de vapor d’água. Uma atualização da obtenção do espectro de irradiância solar foi incorporada ao modelo MODTRAN 3, produzindo resultados mais precisos que os obtidos por outros modelos, citando como exemplo o próprio ATREM (Green e Gao, 1993). Várias comparações e comentários sobre estes métodos e outros menos comuns, empregando diversos modelos, podem ser encontrados em Popp (1995), Ferrier (1995), Rahman e Dedieu (1994), Gilabert et al. (1994), Farrand et al. (1994), Putsay (1992), Fraser et al. (1992), Van den Bosch e Alley (1991) e Philpot (1991). 3.3 - Correções Radiométricas As imagens originais freqüentemente apresentam degradações radiométricas, em função de desajustes na calibração dos detectores, erros esporádicos na transmissão dos dados e influências atmosféricas. A correção radiométrica de imagens visa corrigir estas degradações e é uma das mais importantes fases do processamento digital, pois, caso estas imperfeições não sejam removidas, poderão ser enfatizadas, por exemplo, quando da aplicação da técnica de realce de imagens. As principais correções radiométricas são o "stripping" (padrão sucessivo de linhas horizontais que aparecem na imagem, devido, por exemplo, à diferença ou desajuste de calibração dos detetores) e o "dropedlines " ou linhas com ausência de informação (padrão horizontal anômalo na imagem que ocorre pela perda de informações quando da gravação ou transmissão defeituosa ou ainda no processamento posterior dos dados). A atmosfera é outro provocante de degradações nas imagens originais, muitas vezes comprometendo a análise e interpretação destas. A intensidade da influência atmosférica depende do comprimento de onda, ou seja, varia de banda para banda, e a sua correção na imagem pode ser feita a partir de um modelo matemático. Esses modelos matemáticos são de difícil aplicação porque normalmente os parâmetros atmosféricos requeridos no modelo geralmente são desconhecidos. Esses parâmetros devem ser obtidos na hora e data de passagem do satélite por estações meteorológicas com equipamentos de radiossondagem. Na prática, desenvolvem-se técnicas de correção atmosférica, com bons resultados, principalmente o método do Mínimo Histograma, que consiste na identificação, na imagem, de áreas com sombras de relevo, sombras de nuvens ou corpos límpidos d'água, onde se assume que essas áreas possuem radiância zero e os valores de níveis de cinza não nulos encontrados nesses alvos são considerados provenientes do efeito aditivo do espalhamento atmosférico. O menor valor medido em cada banda espectral nessas áreas é subtraído dos valores digitais de toda a cena, na respectiva banda. Um outro método alternativo de correção atmosférica é o da Regressão de Bandas . Este método assume que entre duas bandas altamente correlacionadas, a equação da reta de melhor ajuste deveria passar pela origem, caso não houvesse efeito aditivo da atmosfera. Porém, devido a este efeito, a reta corta o eixo y em algum ponto maior do que zero. O valor do ponto de interceptação representa o valor adicionado devido a efeitos atmosféricos naquela banda. Esse valor constante da equação da reta é subtraído da banda considerada.


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4 Iterações com Alvos assinatura espectral ASSINATURAS ESPECTRAIS Quando a radiação interage com um objeto, pode ser refletida, absorvida ou mesmo transmitida (no caso de objetos transparentes). Em geral a parte absorvida é transformada em calor ou em algum outro tipo de energia e a parte refletida se espalha pelo espaço. O fator que mede a capacidade de um objeto de refletir a energia radiante indica a suareflectância, enquanto que a capacidade de absorver energia radiante é indicada pela sua absortância e, d a mesma forma, a capacidade de transmitir energia radiante é indicada pela sua transmitância. Certamente um objeto escuro e opaco tem um valor baixo para a reflectância, alto para a absortância e nulo para a transmitância. A reflectância, absortância e a transmitância costumam ser expressas em percentagem (ou por um número entre 0 e 1). Podemos medir a reflectãncia de um objeto para cada tipo de radiação que compõe o espectro eletromagnético e então perceber, através dessa experiência, que a reflectãncia de um mesmo objeto pode ser diferente para cada tipo de radiação que o atinge. A curva a da figura 5 mostra como uma folha verde tem valores diferentes de reflectância para cada comprimento de onda, desde o azul até o infravermelho próximo. Esse tipo de curva, que mostra como varia a reflectância de um objeto para cada comprimento de onda, é denominada assinatura espectral e depende das propriedades do objeto.

Figura 5. Assinaturas espectrais. Analisando a assinatura espectral da folha verde na figura 5, podemos explicar as razões para as variações encontradas: na banda visível (B, G e R), a pequena reflectância (maior absortância) é produzida por pigmentos da folha (clorofila, xantofila e carotenos) enquanto que na banda infravermelha (IR), a maior reflectância resulta da interação da radiação com a estrutura celular superficial da folha. Duas características notáveis resultam dessa assinatura espectral: 1- a aparência verde da fôlha, e por extensão da vegetação, está relacionada com a sua maior reflectância nessa banda (G) e é produzida pela clorofila, 2- a elevada reflectância na banda infravermelha (IR) está relacionada com os aspectos fisiológicos da folha e varia com o seu conteúdo de água na estrutura celular superficial; por isso é um forte indicador de sua natureza, estágio de desenvolvimento, sanidade, etc. Veja na curva b da mesma figura a assinatura espectral de uma folha seca. Você seria capaz de explicar a razão das mudanças? Veja ainda nessa figura, a curva c que mostra a assinatura espectral de uma amostra de solo; no caso do exemplo trata-se de um tipo de solo contendo ferro e pouca matéria orgânica. CÂMARAS DIGITAIS Na figura 6, que mostra a estrutura do olho humano, você pode perceber como as imagens dos objetos observados são formadas. Cada ponto do objeto reflete luz em todas as direções e parte dessa luz Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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refletida atinge o olho sendo focalizado pelo cristalino (uma lente orgânica) sobre o fundo do olho numa região chamada retina. Desta forma, o conjunto de todos os pontos projetados sobre a retina formam uma imagem do objeto. Na retina, milhões de células sensíveis à luz são estimuladas pela imagem e transmitem sinais nervosos para o cérebro, através do nervo óptico .No cérebro esses sinais são interpretados como sensações de forma, brilho e cor em função de nossa experiência visual. No fundo do olho, a retina é recoberta por dois tipos de células: os cones e os bastonetes. Os cones estão divididos em grupos sensíveis ao azul, ao verde e ao vermelho; assim, quando a imagem de um objeto colorido é projetado sobre a retina, as células correspondentes às cores da imagem são excitadas e enviam para o cérebro os sinais nervosos respectivos que são interpretados como sensações adicionais de cor. Os bastonetes não tem sensibilidade para cores, entretanto tem maior sensibilidade para detectar sinais luminosos fracos e são responsáveis pela visão noturna. Você certamente já ouviu falar que "à noite todos os gatos são pardos; tente justificar isso!

Figura 6. O sistema visual humano. Com o desenvolvimento da tecnologia das câmaras digitais, o processo fotográfico está sofrendo transformações muito importantes que aumentam a sua flexibilidade e aplicações. Compare a a câmara digital, mostrada na figura 7, com a câmara convencional da mesma figura. Veja que as partes ópticas são iguais, entretanto no lugar do filme é utilizado um chip CCD. Um chip CCD é um dispositivo eletrônico composto de milhares de pequenas células sensíveis à radiação, também chamadas de detetores, dispostas numa matriz (linhas e colunas). Quando uma imagem é projetada sobre o chip, cada detetor é ativado gerando uma pequena carga elétrica proporcional ao brilho da parte da imagem projetada sobre ele. Um componente eletrônico da câmara, lê rapidamente o valor da carga de cada detetor e a registra num dispositivo de memória física (cartão de memória, disquete, fita magnética, disco óptico) na forma de um arquivo de computador, Esses arquivos podem então ser lidos por um programa do computador que torna as imagens visíveis para serem analisadas, modificadas e impressas.

Figura 7. Câmara convencional e câmara digital CCD. Quando um computador lê o arquivo da imagem digital, esta é exibida no monitor como um conjunto de células organizadas em uma matriz de linhas e colunas equivalente à do chip CCD. Cada célula dessa matriz é denominada PIXEL (de picture cell) e o seu brilho (tonalidade) é proporcional ao valor ou nível digital registrado na célula correspondente do chip CCD. Não é difícil perceber que uma câmara digital cujo chip CCD tem poucos detetores sensíveis, produz imagens pouco detalhadas como a da figura 8b; por outro lado, se o chip tem uma grande quantidade de detetores a imagem exibirá detalhes que antes não podiam ser percebidos, como mostra a figura 8a. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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A qualidade da imagem relacionada com a sua capacidade de registrar detalhes de uma cena é denominada resolução geométrica ou espacial. Essa resolução da imagem depende da qualidade óptica da câmara e do número de detetores do chip CCD. Muitas vêzes a resolução da imagem costuma ser expressa pelo tamanho do elemento da cena representada por um píxel; por exemplo, se cada píxel da imagem 8b representa uma parte da cena de 1mm x 1mm então costuma se dizer que a imagem tem resolução de 1mm.

Figura 8. Pixel e resolução na imagem digital. Uma câmara como o da figura 7 gera imagens pancromáticas (todas as cores) em tons de cinza, como as da figura 8, entretanto a sua configuração pode ser modificada para que produza imagens coloridas. Veja no arranjo da figura 9 que a luz proveniente da cena é separada por um dispositivo óptico, formado por prismas e filtros, em três componentes. Escolhendo filtros adequados para as cores primárias azul, verde e vermelho, uma imagem da cena, em cada uma dessas três bandas, é projetada sobre o chip CCD correspondente. A leitura dos chips pelo sistema eletrônico gera três imagens monocromáticas (relativas a uma cor) da cena que são gravadas em um arquivo de computador.

Figura 9. Uma câmara digital colorida. Para entender como essas três imagens podem ser compostas para sintetizar uma única imagem colorida no computador observe a figura 10. A tela do monitor é composta de milhares de pequenas células coloridas (azul, verde e vermelho) dispostas em trincas como em D. Quando o computador superpõe as imagens das três bandas no monitor, as células de cada cor, brilham com intensidades proporcionais aos níveis digitais de cada píxel da imagem monocromática correspondente e o resultado percebido é uma imagem colorida. Se você olhar para a tela do monitor com uma lente de aumento poderá observar essas trincas, entretanto sem a lente, cada uma delas funciona como se fosse um único pixel já que o seu sistema visual não tem resolução suficiente para percebê-las. Resumindo: decompõe-se a imagem para registrá-la e compõe-se os registros para exibi-la de forma colorida. No exemplo da figura 10 você pode perceber que as imagens da vegetação nas componentes A, B e C guardam estreita relação com a assinatura espectral da folha mostrada na figura5. Note que emA, a vegetação aparece escura, na B onde a reflectância é maior aparece em tonalidade mais clara e na Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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imagemC, onde a clorofila absorve a radiação vermelha, aparece novamente mais escura; com base na figura 4, é fácil entender porque a vegetação aparece verde na imagem colorida. Como exercício, tente justificar a aparência da área de solo preparado que aparece na imagem colorida.

Figura 10. Sintetizando uma imagem colorida. CÂMARAS NÃO CONVENCIONAIS Um sensor remoto é um sistema opto-eletrônico utilizado para gerar imagens ou outro tipo de informações, sobre objetos distantes. A câmara digital que analisamos pode ser considerada como um sensor remoto quando instalada em uma aeronave para fotografar a superfície da Terra; entretanto esse sensor remoto seria ainda muito simples e gerando imagens coloridas apenas na parte visível do espectro. A figura11 mostra como a nossa câmara digital pode ser aperfeiçoada para obter imagens que incluam a banda infravermelha (muito importante para o estudo da vegetação). Para isto, o nosso sistema sensor foi modificado para incluir um filtro e um chip CCD, sensível à radiação infravermelha, no lugar do filtro e do chip CCD da banda azul. Neste caso, os filtros dicróicos fazem uma separação preliminar das bandas em verde, vermelha e infravermelha e os filtros secundários separam com maior precisão as bandas desejadas. As imagens geradas nos 3 chips CCD são então armazenados em um arquivo compatível com computador da mesma forma que na câmara convencional. Como não existe uma cor básica correspondente ao infravermelho, um artifício é utilizado na hora de observar a imagem obtida no computador. Utilizamos a cor básica azul para representar o registro da banda verde, a cor verde para representar o registro da banda vermelha e a cor vermelha para representar o registro da banda infravermelha. Você pode ver que a imagem produzida desta forma, na figura 12, tem as formas e textura esperadas entretanto, as cores não correspondem à nossa experiência visual e por isso esse tipo de imagem é denominada falsa-cor . Imagens construídas com a banda infravermelha podem ter uma quantidade muito maior de informações temáticas que as convencionais (de cores naturais); entretanto, é importante ressaltar que o significado dessas cores e suas variações, deve ser analisado com base no conhecimento das assinaturas espectrais dos objetos, para que possamos extrair informações corretas sobre as suas propriedades.


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Figura 11. Uma câmara digital de infravermelho. Veja na figura12 que a vegetação aparece em tonalidades de magenta e isso é simples de explicar se você observar que na assinatura espectral da vegetação predominam as reflectâncias nas bandas verde (B) e infravermelha (C), sendo esta última maior. Como estas bandas são representadas na imagem pelas cores azul e vermelha, a mistura destas gera as tonalidades de magenta com predominância de vermelho. Da mesma forma, a tonalidade cian do solo resulta das reflectâncias mais elevadas nas bandas vermelha e infravermelha. Veja na imagem c que a água do rio tem reflectância quase nula na banda infravermelha; observando as imagens (A e B), qual seria a cor natural desse rio? Da mesma forma que o nossa câmara foi modificada para funcionar na banda infravermelha, outras bandas podem ser incluídas utilizando chips e filtros adequados. Nos sensores orbitais, como o Landsat, Spot e o Cbers, os sensores são bem mais sofisticados e tem muitas bandas (veja na tabela 1), entretanto seguem os mesmos princípios discutidos para a nossa câmara digital.

Figura 12. Sintetizando uma imagem colorida falsa cor.


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5 Interpretação Interpretação de d e imgagens digi tais Interpretação visual vs. Automatica, conceito visão computacional, variáveis visuais, Identificação de formas de relevo, padrões de drenagem, tipos de Vegetação; A interpretação nterpretação da pais paisagem agem, através através da correl correlação ação entre entre a realidad realidadee de cam campo po e a fotografia fotografi a aérea ou a imagem de satélit satélitee per perm mite it e um umaa deli delim mitação itação prévia prévia das unidades taxonómicas taxonómicas de pedologia, pedologia, que permite um melh elhor or planeame planeamento nto do trabalho rabalho de campo. Cont Contudo, a foto-int foto-interpr erpretação etação é uma técnica técnica indispensável ao sucesso final final do doss trabalhos trabalhos quer de levantamento levantamento ou cartograf cartografia ia pedológica, pedológica, quer quer de deli delim mitação it ação de unidades hom homogéneas ogéneas de terra erra para posteri posteriores interpret nterpretações ações e decisões ao ao nível nível do planeamento do uso da terra. Assim, pode definir-se a foto-interpretação como, o acto de examinar imagens com o fim de identificar obj objectos, áreas ou fenóm fenómenos enos e ajui ajuizar zar o seu sig signif nificado. icado. Qu Quando ando a foto foto-interpretação interpretação é efectuada com o objectivo de elaborar cartografia pedológica, ela torna-se num exame dos elementos dos padrões padrões fot fotog ográfi ráficos cos,, quantitati quantit ativos vos e qquali ualitat tatiivos vos,, que permitem diagnosticar diagnosticar as prováveis unidades unidades de solos existentes em determinado local. ATIVIDADES DA FOTO-INTERPRETAÇÃO O acto de foto-interpretar desenvolve-se através das seguintes actividades: o Identificar o Medir edir (áreas, pe perírím metros, alturas, alturas, etc) Por exemplo exemplo a Altura Altur a de de umobj objeto eto é medida medida através através ddaa aplicação aplicação da seguinte seguinte fórm fórmula à onde:

h = (Z x d) /r h – altura do abjeto Z – altura do vôo d – distância entre o topo e a base do objeto r – distância radial ao topo do objeto

PROCEDIMENTOS DA FOTO-INTERPRETAÇÃO As diversas actividades desenvolvem-se ao longo da seguinte sequência de procedimentos: o Re Recon conhecime hecimento nto e Identi Identifificação cação - Consist Consistee na integração de obser observvações dispersas numa apreciação global da paisagem. o Análi Análise se - Consist Consistee no no exam examee de conjunto conjunto para ddel elee separar os ele elem ment entos os constituintes e estabelecer as relações com o todo. o Dedução Dedução – Ob Objject ectos os não direct directame amente nte perceptíveis. perceptíveis. Dependemde um raciocíni raciocínio. o. É particularmente perigoso, pois requer sólidos conhecimentos do meio e suas correlações com a foto-imagem. o Int Interpretação erpretação - Após Após a individualização, ndividualização, segue segue-se -se a identifi identificação e a ddesc escrrição. o Classif Classifiicação e Idea Ideallização - Ainda que condicionada pelo trabalho de campo esta esta fase pode ser considerada como a parte final do trabalho de gabinete. TÉCNICAS OU MÉTODOS DE FOTO-INTERPRETAÇÃO As técnicas ou métodos de foto-interpretação utilizados para levantamento de solos são: análise de padrões, análise fisiográfica, chaves de identificação e análise de elementos.


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Análise de padrões Os elemen elementos tos padrões são indicati indicativos vos de con condições dições superfi superficiai ciaiss e subsuperf subsuperfici iciais. ais. (form (formaa do terreno, drenagem, aspectos erosivos, vegetação, tonalidade fotográfica e aspectos culturais). Cada elemento padrão sugere certas condições de solo. Análise fisiográfica Segundo Segundo G GOOS OOSEN EN (1968), o ter term mo Fisiografi Fisiografiaa tem origem origem no no gr grego physi physiss – nat natureza ureza juntam juntament entee com graphos graphos – descrição. Assi Assim m, ide dent ntifificar icar unidades fisi fisiográfi ográficas cas é associ associar diferentes diferentes form formas de relevo e posições dos solos nesse relevo determinando a sua delimitação provável. 

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Chaves de identificação As chaves de interpretação são descrições de relações entre o aspecto dos registos que se obserrvam e os object obse objectos os que lhes lhes correspondem correspondem.. Estas chaves podem ser ser desenvolvidas desenvolvidas para auxiliar auxiliar qualquer interpr interpretador etador de qualquer imagem imagem e podem ser de diversos diversos tipos. tipos. Assim, podemser ser umaa espécie de chaves dicotómicas um dicotómicas descrit descritiivas ou, desenhos ou com com referênci eferências as aos objectos objectos que correspondem correspondem àqueles aspectos aspectos visuais, visuais, etc. 

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Análise de elementos

Ainda nda segundo Goosen Goosen (1968), (1968), as característi características cas da superfície superfície da terra, terra, estão de algum algumaa maneira, relacionadas com o solo. A análise análise dos elem elementos entos ou parâmetros fotográfi fotográficos, cos, num numaa imagem, é feita separadamente em diversos elementos como por exemplo: a dimensão, a forma, as sombras; os tons ou cores; a textura; o padrão; a localização; a associação e a resolução. Assim: o A dim dimensão – Num Numaa imagem com uma escala escala conhecida, conheci da, algumas algumas medi edições ções e aplicações apli cações dos conceitos conceitos de fotogram otogrametria, etria, permitem permitem determ determinar a dimensão dos obj objectos ectos em aná anállise e ao com comparar parar uns com os out outros ros consegue-se consegue-se mais facil facilmente ente ident identifificar icar cada um; o A forma – este é um elem elemento ento im importan portante te poi poiss alguns obj objectos têm formatos formatos muito próprios o que lhes permite uma identificação rápida e fácil; o As sombras bras – Este é um elemen elementto que tanto pode ajudar como comp compllicar a fotointerpretação. Por um lado as sombras permitem revelar silhuetas mas, por outro lado, escondem detal detalhes hes como como por exemplo exemplo nas zonas ensomb ensombrradas da da parede de um edif edifíício cio de grande porte porte ou de um umaa ravina, ravina, ou ainda, ainda, de uma encosta encosta com declive declive ele elevado vado e arborização exuberante. o Os tons ou cores – Por comparação comparação com aquilo aquilo que se est estáá habit habituado uado a observar e identifi identificar, este elemento elemento torna torna-se -se muito uito acessí acessível ao foto-interpr foto-interpretador. etador. Por exem exemplo: plo: quanto maior a humidade humidade do solo, mais escura é a tona tonallidade na imagem agem;; solos arenosos reflect eflectem em mais e solos solos argilosos argilosos menos, donde se pode deduzir a sua textura; extura; quanto maior o teor de ferro e matéria orgânica, mais escura a tonalidade. Contudo, se a imag imagem em ffor or de falsa-cor, alsa-cor, é nece necessári ssárioo ter expe experriência iência da relação relação ent entre re as cores ou tons que ficam regist registadas adas e aquel aquelas as os nossos olh olhos os vêm. Frequentem Frequentemente é necessário necessário um período de aprendizagem e treino para se conseguir alcançar uma boa foto-interpretação de falsa-cor. falsa-cor. Não obstante estas apa aparren entes tes dificuldades, dificuldades, este eleme elemento nto é um dos mais importantes portantes pois conseguem-se conseguem-se regi registos stos de objectos objectos ou fenóm fenómenos enos que os nossos olhos não captam, como por exemplo, o estado de saúde da vegetação.


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o A textura extura – A impressão de de rugosidade rugosidade lisura, lisura, criada criada pela observação de alg alguns uns objectos é a chamada textura do objecto. Por vezes a textura é criada pela repetição de tons em grupos de objectos pequenos e difíceis de identificar por si só. o O pad padrã rãoo – quando quando uma imagem regi regista sta um umaa caracter caracteríística sti ca de forma repetit repetitiiva, criacriase um padrão. É o caso de usos da terra com recurso a terraços, ou culturas feitas segundo curvas de nível. o A localização localização – é um ele elem ment entoo ligado ligado à posição dos dos obje objectos ctos em relação relação ao terreno erreno ou outros objectos, como por exemplo uma linha de vegetação identificada numa posição lateral em relação a uma linha de água, pode levar à interpretação de que será vegetação ripícola. o A aassoci ssociação ação - alguns objectos objectos surgem muito uito frequentemente frequentemente associados associados com outros outros como por exemplo a presença de sulcos ao longo de toda uma encosta, indicam que aquela região região está está ou esteve esteve sujeit sujeita a fort fortes es enxurradas e tem tem problem problemas as de erosão. o A resolução – é um ele elem mento que lilim mita ita ou aju ajuda da o foto-i foto-inter nterpret pretador, ador, de acordo com as suas necessidades necessidades de pormenorizar pormenorizar o estudo. Todos est estes es ele elem mentos em conjunto conjunto permit permitem em ao fot foto-i o-interpr nterpretado etadorr interpretar interpretar um umaa série de fen f enóm ómenos enos que que ocorrem na paisagem e assi assim, dedu deduzir zir acerca dos solos e ou outrtros os factores importan portante tess (destruti (destrutivvos ou bené benéfficos) para a cartografar e auxiliar o planeamento. Desta forma, por exemplo: o O relevo é directam directamen ente te visível visível na fot fotog ograf rafia ia aérea (melhor ainda se obser observad vadaa em estereoscopia) e é um factor de formação do solo. Assim, uma mudança de relevo significa, regra geral, mudança de solo. Por esse motivo ele é o principal elemento utilizado na fotointerpretação pedológica. o A rede de drenagem natural natural é, depois do relevo, relevo, um ópt óptiimo indicador indicador das condições condições do terreno, terreno, se sendo ndo o elemen elementto mais mais consi consistente e con confifiável. ável. A sua fácil fácil visualização visualização nas nas fot fotog ografi rafias as aé aéreas reas ou im imagens digitai digitais, s, fa favvorece a utilização utilização de correlações com os tipo tiposs de solos. o A erosão é um ele elem mento que possibi possibillita ita estu estudar dar e relacionar relacionar as for form mas e dimensões da rede de drenagem natural com solos de diferentes texturas. o A vege vegetação tação natura naturall é um elem elemento ento de fácil fácil visualiz visualização ação em fotografias otografias aérea e imagens digitais, podendo ser associada ao solo. Assim, uma grande concentração de vegettação de grande vege grande porte porte pode indic indicar ar solos mais profundos. profundos. O grande problem problemaa que ocorre é que grande parte da vegetação natural já foi removida. o O uso actual pode pode ser um um indi indicat catiivo que possibil possibilititar aráá fazer correlações correlações com com os solos. Contudo, o tipo de dedução, interpretação e classificação, são completamente diferentes das utilizadas para a vegetação natural. MÉTODOS DE ANÁLISE ESPACIAL POR FOTO-INTERPRETAÇÃO Os m métodos étodos que a foto-i foto-interpreta nterpretação ção utiliz utiliza a na análise análise espacial para efectuar efectuar cartog cartograf rafiia de solos podem ser directos ou indirectos. Segundo Carmo et al. (1990), uma unidade de solo é uma área indivisí indi visívvel com característi características cas pr próp ópririas as em term termos de de produti produtividade vidade,, sendo reflexo, refl exo, em últi última aanálise, nálise, da interacção de todas as variáveis biológicas e ambientais que afectam o crescimento. 

Métodos directos : Baseiam-se em medições da capacidade produtiva. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Método comparativo :Utilizam a comparação e confrontação entre os vestígios ou estruturas encontradas com elementos do mesmo tipo já conhecidos. Apresentam muitas limitações pois as estruturas são, quase sempre, complexas e atípicas Métodos indirectos: As estruturas existentes na paisagem têm 2 grandes origens: A. Causas de origem física – condicionam a actividade humana (montanhas e rios funcionam como barreiras) B. Causas que decorrem da actividade humana o Desenvolvimento da expansão natural da exploração do solo (formas radiais ou estreladas) o Imposição de limites nos campos (colonizações internas) o Trabalhos que condicionam a paisagem (barragens, auto-estradas)

6 Chaves de Interpretação Assinatura espectral, textura, forma, sombra, tamanho, situação; definição de uma classe, avaliação variabilidade interna, estabelecimento de regras de interpretação; Decomposição de uma paisagem Para decompor uma paisagem em estruturas/tipo identificam-se LIMITES Identificação de estruturas / tipo que se associam aos limites: Limites de extremo a extremo Regra geral são significado de: • Estradas • Fósseis de estrada • Ribeiras • Caminhos de ferro Parcelamentos regulares quadriculados Regra geral são significado de: • Cadastros antigos • Emparcelamentos • Planos de aldeias e vilas Estruturas não quadriculadas Regra geral são significado de: • Estruturas radiais • Drenagens • Planos de aldeias e vilas Parcelamentos curvilíneos Regra geral são significado de: • Rios e lagos • Curvas de estradas • Núcleos ou perímetros envolventes de núcleos urbanos Contudo, na paisagem, a maioria dos limites não estão no estado “puro”. Verifica-se a existência simultânea de várias associações de estruturas / tipo. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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O mais normal é, os cadastros encontrarem-se ligados a uma estrada e relacionados com um núcleo de importância variável, não obstante serem dependentes e indicadores de tipos de solos diferentes. Contudo, na paisagem, a maioria dos limites não estão no estado “puro”. Verifica-se a existência simultânea de várias associações de estruturas / tipo. O mais normal é, os cadastros encontrarem-se ligados a uma estrada e relacionados com um núcleo de importância variável, não obstante serem dependentes e indicadores de tipos de solos diferentes. Índices hidrográficos - Prospecção Pedológica Resultam de alterações ou anomalias no teor de humidade do solo. Ex: A neve que cobre uma área no Inverno, derrete primeiro em locais que se encontrem sobre fossas. Índices de sombra - Prospecção Pedológica As sombras projectadas por micro-relevo são invisíveis no solo e resultam da acumulação de neve ou de depressões do próprio solo sobre estruturas subterrâneas. Estas sombras só são postas a descoberto pela luz rasante e por isso é ao princípio ou ao fim do dia que se podem analisar estes índices Análise cronológica Determinar se os limites das parcelas são dependentes ou independentes da via ou vias que lhe são contíguas. Assim, se os limites dasparcelas atravessam o caminho como se ele não existisse, significa uma relação de independência, ou seja, o parcelamento é anterior ao caminho.

Contudo, se o emparcelamento existe apoiado nos limites do caminho e é com ele ou a partir dele que se articula, significa que existe uma relação de dependência, ou seja, o caminho é anterior ao parcelamento. 7 Plataformas classificação Orbitas, resolução temporal, Altitude da Plataforma; Sensores remotos podem ser colocados em aeronaves, foguetes e balões para obter imagens da superfície da Terra, entretanto estas plataformas são operacionalmente caras e limitadas. Uma boa idéia neste caso é utilizar satélites artificiais para instalar esses sistemas. Um satélite pode ficar girando em órbita da Terra por um longo tempo e não necessita combustível para isso; alem do mais, a sua altitude permite que sejam obtidas imagens de grandes extensões da superfície terrestre de forma repetitiva e a um custo relativamente baixo.


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Como os satélites ficam em órbita e não caem? Esta é uma pergunta freqüente cuja resposta é bastante fácil de entender. Vamos imaginar uma experiência simples: pegue uma pedra, levante a do chão e solte; a pedra cai verticalmente puxada pelo seu peso, isto é, pela força da gravidade. Jogue a pedra horizontalmente em frente, ela também cai só que desta vez realiza uma trajetória curva antes de atingir o solo. Vamos melhorar o nosso experimento; agora você sobe num lugar bem alto (que tal o pico do Everest?) e lança novamente a pedra em frente com bastante força; esta ainda descreve um arco antes de cair ao solo, só que muito mais longe de você. Se você puder lançá-la com tanta força que o arco que realiza seja paralelo à curvatura da Terra, então a pedra dará a volta na Terra, passará por você (abaixe a cabeça!) e continuará "caindo", isto é dando voltas em torno da Terra. Neste momento você poderá dizer que a pedra entrou em órbita e se transformou num satélite da Terra (como a Lua). Neste experimento você pode perceber que existe uma velocidade crítica de lançamento para que a pedra entre em órbita (a bem da verdade, nesse experimento, a pedra logo cairá ao solo porque a resistência do ar diminuirá constantemente a sua velocidade e a órbita será uma espiral descendente). Como levar um satélite artificial (que pode pesar algumas toneladas) para uma grande altitude, onde a resistência do ar seja desprezível, e fazê-lo atingir aquela velocidade crítica para permanecer em órbita durante um longo tempo? A solução para este problema está na utilização dos foguetes que são sistemas extremamente poderosos e capazes de levar grandes cargas para grandes altitudes onde a resistência do ar é desprezível. Como você pode ver na figura 13, o foguete após disparado, realiza uma trajetória curva enquanto sobe e, no momento que atinge a altitude desejada e com a velocidade crítica necessária, libera o satélite e este permanece em órbita, girando em torno da Terra.

Figura 13. Pondo satélites em órbita. Como você pode notar na figura13, o plano da órbita pode ser polar , equatorial ou estar em qualquer outro plano adequado para o tipo de aplicação do satélite. Operíodo de rotação do satélite é o tempo que êle leva para da uma volta completa em torno da Terra e isto depende de sua altitude. Muitos satélites de comunicações e meteorológicos são geoestacionários, isto é, ficam aparentemente "parados" no céu sobre um mesmo ponto da superfície terrestre; neste caso, o seu período de rotação deve ser de 24 horas e por isso, são lançados em órbita equatorial, a cerca de 36000 km de altitude, na mesma direção de rotação da Terra (de oeste para leste). Existe uma grande quantidade desses satélites utilizados para a difusão de sinais de rádio e televisão, retransmissão de telefonia e geração de imagens meteorológicas. Certamente você já assistiu no boletim meteorológico da TV, uma animação que mostra o deslocamento das nuvens sobre a superfície da Terra; essa animação é uma seqüência de imagens produzidas (à cada meia hora) por esses satélites meteorológicos geoestacionários. IMAGEADORES ORBITAIS Os satélites artificiais são plataformas estruturadas para suportar o funcionamento de instrumentos de diversos tipos e, por isso, elas são equipadas com sistemas de suprimento de energia (painéis solares que convertem a energia radiante do Sol em energia elétrica e a armazena em baterias), de controle de temperatura, de estabilização, de transmissão de dados, etc.


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Os satélites de observação da Terra são plataformas com a estrutura básica citada anteriormente e que tem como instrumento principal um sistema sensor capaz de produzir imagens da superfície da Terra em várias bandas simultâneas; neste caso, o imageador orbital funciona basicamente como a câmara digital que analisamos e com as adaptações necessárias para gerar imagens em muitas bandas. De modo geral os sistemas imageadores orbitais, para aplicações em Geociências, tem órbitas de pequena inclinação com relação aos meridianos, isto é, órbitas do tipoquase-polar . Esse tipo de órbita associado ao seu período de rotação faz com que o satélite passe sempre "voando" de norte para sul na parte da Terra que está iluminada pelo Sol, cruzando o equador no mesmo horário (por volta de 10h local), quando as condições de iluminação são as mais adequadas para a aquisição de imagens. Um efeito desse tipo de órbita, combinado com a rotação da Terra, é que o satélite passa sobre uma região diferente da Terra em cada rotação, voltando depois de um período de vários dias, denominado período de revisita, a passar sobre a mesma região. Esta característica orbital é muito importante porque permite a aquisição de imagens periódicas de uma mesma região, o que é muito conveniente para analisar fenômenos temporais ou obter imagens sem nuvens. Veja na tabela Ia, b e c o período de revisita dos principais satélites utilizados em Sensoriamento Remoto. Quando o satélite de Sensoriamento Remoto avança de norte para sul em sua órbita, seu sensor multibandas pode produzir imagens de uma faixa da superfície terrestre, como mostra a figura 14. Aproveitando o movimento do satélite, o imageador utiliza chips CCD lineares (uma só linha de detetores) para produzir (em várias bandas) as linhas de imagem transversais ao seu deslocamento na órbita. Essas linhas de imagem ou linhas de varredura, são transmitidas para as estações receptoras na Terra, à medida que vão sendo produzidas. A recepção e gravação dessas linhas é feita por meio de receptores, gravadores e grandes antenas parabólicas, como as do INPE em Cuiabá que acompanham o satélite em sua trajetória (de norte para sul) de horizonte a horizonte.

Figura 14. Varredura de um imageador orbital multibandas. As fitas magnéticas contendo a gravação das linhas de varredura produzidas pelo imageador orbital são então processadas nos computadores das estações terrenas, para gerar as cenas correspondentes a cada banda. Neste caso, cada cena é um conjunto de linhas cuja quantidade é suficiente para gerar imagens no formato estabelecido para cada tipo de imageador orbital.


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8 Sistemas Sensores Caracteristicas Resolução espacial e radiometrica, geometria de aquisição da imagem, tipo de varredura, correção geométrica, registro de uma imagem; Os sensores cobrem faixas de imageamento da superfície terrestre, cuja largura depende do ângulo de visada do sensor, (em inglês FOV - Field of View), (Fig. 15). O sensor Thematic Mapper (TM) do satélite LANDSAT cobre uma faixa de 185 km, o sensor Charge Copled Device (CCD) do satélite SPOT cobre uma faixa de 60 km, o sensor AVHRR do satélite NOAA cobre uma faixa de 2700 km. Estas faixas são dispostas ao longo da órbita e são varridas, pelo sensor, em linhas transversais ao sentido da órbita. Na varredura das linhas, dois processos são utilizados: a) Varredura por espelho, que se baseia no princípio da técnica de imageamento de scanners multispectrais lineares. A REM refletida da superfície dos objetos / alvos inside sobre um espelho móvel de face plana, montado com um ângulo de 45º sobre um eixo mecânico que imprime um movimento oscilatório ao espelho, de tal forma que a superfície do terreno é varrida em linhas perpendiculares à direção de deslocamento do satélite, permitindo o imageamento seqüencial de linhas da superfície do terreno. A REM refletida no espelho é direcionada para o interior do sensor onde é processada para dar origem às imagens. Os sensores TM e AVHRR utilizam este processo; b) Imageamento por matriz de detetores, ao invés do espelho, uma matriz de detetores cobre toda a largura da faixa de imageamento. Os detetores são dispostos em linhas que formam a matriz. O sensor CCD utiliza este processo. Em ambos processos a REM é decomposta em faixas denominadas bandas espectrais e .as linhas são fracionadas em pequenas parcelas quadradas da superfície terrestre, denominadas pixel.

Figura 15 – Processos de Varredura e detecção Sensoriamento Remoto Ótico Sensoriamento remoto é um termo utilizado na área das ciências aplicadas que se refere à obtenção de imagens à distância, sobre a superfície terrestre. Estas imagens são adquiridas através de aparelhos denominados sensores remotos. Por sua vez estes sensores ou câmaras são colocadas a bordo de aeronaves ou de satélites de sensoriamento remoto - também chamados de satélites observação da Terra. Um sensor a bordo do satélite gera um produto de sensoriamento remoto denominado de imagem ao passo que uma câmara aerofotográfica, a bordo de uma aeronave, gera um produto de sensoriamento remoto denominado de fotografia aérea. Mais adiante vamos ver que um sensor remoto também pode ser utilizado para obter informações a poucos metros da superfície terrestre ou mesmo de amostras em laboratório para estudos específicos. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Antes do advento dos satélites de sensoriamento remoto na década de 70, do século passado, o uso de fotografias aéreas era muito comum e até hoje estas fotografias são insubstituíveis para muitas aplicações. Entretanto, notamos que com o avanço tecnológico as imagens dos sensores de satélites de sensoriamento remoto estão se aproximando da qualidade das fotografias aéreas. Todavia, para o momento, vamos nos ater às imagens obtidas por satélites de sensoriamento remoto e deixar as fotografias aéreas para outra discussão. Existe hoje um grande número destes satélites em órbita ao redor da Terra. Eles obtêm imagens com características distintas que dependem tanto do satélite quanto do sensor. Os sensores podem ser comparados aos nossos olhos. Se olharmos para uma floresta que está distante conseguimos ver apenas uma mancha de árvores. À medida que nos aproximamos desta floresta começamos a identificar árvores isoladas e se nos aproximarmos ainda mais podemos até ver os diferentes tipos de folhas. A mesma experiência poderia ser feita à distância se dispuséssemos de um binóculo ou de uma luneta. Assim, precisamos entender algumas das características básicas dos satélites e de seus sensores para conhecermos a finalidade a que se destina cada produto ou imagem de sensoriamento remoto e o que podemos e não podemos "enxergar" nestas imagens. Cararterística Espectral Uma imagem de sensoriamento remoto colorida é resultante da combinação das três cores básicas (azul, verde e vermelho), associadas através de filtros às imagens individuais obtidas em diferentes comprimentos de onda ou faixas espectrais, conforme é apresentado nas Figuras 1, 2 e 3. Vemos que um mesmo objeto, por exemplo uma floresta, pode aparecer em tonalidade verde escuro (Figura 16), vermelho (Figura 17) ou verde intenso (Figura 18) dependendo da associação feita entre as cores e as imagens obtidas nas diferentes faixas espectrais do sensor. As imagens apresentadas nestas figuras foram obtidas pelo sensor Enhanced Thematic Mapper (ETM+) a bordo de um dos satélites americanos da série Landsat. Cabe lembrar que o sensor capta a energia refletida pelo objeto num determinado comprimento de onda, portanto, objetos claros refletem muita energia (p. ex. solo exposto) enquanto objetos escuros (p. ex. água sem sedimentos) refletem pouca energia. A vegetação reflete uma quantidade muito pequena de energia na faixa espectral do vermelho pois ela utiliza boa parte desta energia no processo da fotossíntese e, portanto, aparece em tonalidade escura na banda TM-3 que correspondente à faixa do vermelho (Figuras 17). Já na faixa do infravermelho próximo a vegetação reflete muita energia, em função da estrutura celular das folhas, de tal forma que aparece em tonalidade clara na banda TM-4 (Figura 17) que corresponde à faixa do infravermelho próximo.

Figura 16 – Imagem em composição colorida utilizando as bandas TM-1 (azul), TM-2 (verde) e TM-3 (vermelho) do sensor ETM+ do satélite Landsat-7 (órbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999.


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Figura 17– Imagem em composição colorida utilizando as bandas TM-2 (verde), TM-3 (vermelho) e TM4 (infravermelho próximo) do sensor ETM+ do satélite Landsat-7 (órbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999.

Figura 18 – Imagem em composição colorida utilizando as bandas TM-3 (vermelho), TM-4 (infravermelho próximo) e TM-5 (infravermelho médio) do sensor ETM+ do satélite Landsat-7 (órbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999. Característica Espacial O nível de detalhe com que podemos observar os objetos da superfície terrestre é outra característica importante das imagens de sensoriamento remoto à qual damos o nome de resolução espacial, ou seja, a capacidade que o sensor possui para discriminar objetos em função do seu tamanho. As imagens do Landsat-TM tem uma resolução espacial de 30 metros, o que implica que objetos com dimensões menores do que 30 x 30 m não podem ser identificados. A resolução espacial dos sensores a bordo dos satélites de sensoriamento remoto varia de 1 metro até 1 km. A Figura 19 apresenta uma imagem do satélite IKONOS-II com resolução espacial de 1 m na qual podemos observar nitidamente feições locais como o traçado das ruas e até mesmo árvores e casas. A Figura 20 apresenta uma imagem do sensor WFI, a bordo do satélite sino-brasileiro CBERS-1 (China-Brazil Earth Resources Satellite), com resolução espacial de 260 m na qual podemos observar feições regionais como a distribuição das cidades ao longo do eixo Rio-São Paulo. Na Figura 21 é apresentada uma imagem do sensor AVHRR, a bordo do satélite NOAA, com uma resolução espacial de 1 km na qual observamos feições globais como por exemplo distribuição da cobertura vegetal no território brasileiro.


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Figura 19 – Imagem do satélite IKONOS-II com resolução espacial de 1x1m (cedida pela Intersat), permitindo uma visão local sob re o aeroporto no Paraguai.

Figura 20 – Imagem do WFI, a bordo do satélite CBERS-1, com resolução espacial de 260x260m, permitindo uma visão regional dos estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais

Figura 21 – Imagem do satélite NOAA do sensor AVHRR com resoluç ão espacial de 1000x1000m (Shimabukuro & Rudorff, 2000), permitindo uma visão global. Característica Temporal A freqüência com que a superfície terrestre é observada ou imageada é uma terceira característica importante das imagens de sensoriamento remoto. Os satélites de sensoriamento remoto orbitam ao redor da Terra em órbitas quase polar, ou seja, de um polo a outro a uma distância da superfície terrestre em torno de 800 km, conforme é exemplificado para o satélite CBERS na Figura 22. Através da combinação sincronizada da velocidade do satélite com a rotação da Terra é possível recobrir todo planeta após um certo número de dias. Cada passagem do satélite é chamada de órbita. Dependendo do sensor, a órbita de imageamento pode ser mais larga ou mais estreita. Satélites com sensores de órbita de imageamento larga, como o NOAA-AVHRR (2.700 km), recobrem a superfície terrestre diariamente, enquanto satélites com órbita de imageamento estreita, como o IKONOS-II (11 km), podem levar quase um ano para imagear todo o planeta. Os satélites da série Landsat tem uma órbita de imageamento de 185 km e recobrem todo o planeta a cada 16 dias, ou seja, podemos obter uma imagem de uma determinada área a cada 16 dias e dizemos que a resolução temporal do Landsat é de 16 dias. Entretanto, é importante notar que para se obter imagens da superfície terrestre não pode haver a presença de nuvens pois elas formam um anteparo entre o satélite e a superfície. Durante o Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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período de inverno que corresponde à estação seca a probabilidade de se obter imagens livres de nuvens é alta.

Figura 22– Órbita do satélite CBERS: altitude 778 km; inclinação 98,504o; período 100,26 min. Característica Espacial versus Temporal Com base no exposto acima concluímos que existe uma relação entre o nível de detalhe (resolução espacial) e a freqüência de observação (resolução temporal) da superfície terrestre pelo satélite. A Figura 23 é uma representação da órbita de imageamento dos três sensores do satélite CBERS – CCD, IRMSS e WFI. O sensor CCD distingue objetos com dimensões de até 20 metros e sua largura de órbita é de 120 km, fazendo com que a freqüência de revisita seja de 26 dias. O sensor WFI, que distingue objetos com dimensões de 260 metros, possui uma largura de órbita de imageamento de 890 km e recobre todo o planeta em apenas 5 dias. Neste momento podemos perguntar – qual destes sensores é melhor? E a resposta vai depender do que estamos querendo observar na superfície terrestre. Se estamos querendo monitorar o andamento do cultivo da soja no Paraná certamente vamos optar pelas imagens do WFI, pois o objetivo é observar grandes áreas várias vezes ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. Se por outro lado, quisermos mapear as áreas plantadas com café no estado do Paraná vamos optar pelas imagens do CCD, pois queremos observar áreas pequenas e basta uma cobertura de imagens do estado por ano para realizarmos este mapeamento anualmente.

Figura 23 – As diferentes órbitas de imageamento dos sensores a bordo do CBERS-1: WFI – 890 km; CCD – 120 km; e IRMSS – 113 km.


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Imagens adquiridas no Brasil O Brasil recebe as imagens dos satélites de sensoriamento remoto para todo o território brasileiro e boa parte da América do Sul através de uma antena de recepção localizada no centro geométrico da América do Sul em Cuiabá-MT. Existem hoje dezenas de satélites de sensoriamento remoto pertencentes a diferente países. O Brasil recebe as imagens dos satélites Landsat-5 e -7, CBERS-1, SPOT e NOAA-AVHRR. Imagens do satélite IKONOS-II podem ser adquiridas do Brasil através do gravador de bordo e posterior transmissão dos dados para uma estação de recepção nos EUA. Desde fevereiro de 2001, o Brasil está gravando também as imagens do satélite canadense RADARSAT. Este satélite gera imagens na faixa das microondas na qual a radiação proveniente da superfície terrestre é detectada por meio de antenas, e não através de um sistema de lentes e detetores como é o caso dos demais satélites de sensoriamento remoto ótico. Comportamento Espectral Como havíamos mencionado anteriormente, um sensor remoto também pode ser utilizado para obter informações a poucos metros da superfície terrestre ou mesmo de amostras em laboratório. Neste caso não se obtém imagens mas sim um gráfico que relaciona a quantidade de energia refletida com o comprimento de onda. Chamamos de comportamento espectral de alvos aos estudos relacionados com a obtenção de medidas a campo ou em laboratório, utilizando sensores denominados de espectrorradiômetros, com a finalidade de verificar como os alvos ou objetos refletem a energia incidente, em função das suas características bio-fisico-químicas ao longo de determinadas faixas do espectro eletromagnético. Estes estudos propiciam definir adequadamente as bandas espectrais de sensores a bordo de satélites, além de permitir um melhor entendimento sobre a interação da radiação eletromagnética com os objetos e consequentemente identificá-los de forma correta nas imagens dos satélites. A Figura 24 mostra a obtenção de medidas com um espectrorradiômetro a campo sobre a cultura do trigo.

Figura 24 – Comportamento espectral de alvos na região visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético.


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9 Principais Sistemas: Landsat, Spot, CBERS, Quickbird, Rapid Eye, GeoEye, WorldView, IKONOS, ALOS, GOES, Terra SAR, Tamdem-X, TOPEX;

CBERS: CHINESE-BRAZILIAN EARTH RESOURCES SATELLITE CARACTERÍSTICAS GERAIS Massa

1.450 kg

Potência do painel solar

1.100 watts

Dimensões do painel solar

6,3 x 2,6m

Dimensões do corpo

2,0m x 8,3m x 3,3m (em orbita)

Tempo de vida

2 anos (confiabilidade de 0,6)

CARACTERÍSTICAS ORBITAIS Altitude média

778 km

Inclinação

98,5 graus com o equador

Revoluções por dia

14 + 9/26

Período

100,26 minutos

Cruzamento do equador

10h 30min

CARACTERÍSTICAS DOS IMAGEADORES Imageadores >

CCD

IR-MSS

Bandas Espectrais (?m)

0,51 0,73 (pan) 0,45 – 0,52 0,52 – 0,59 0,63 – 0,69 0,77 – 0,89

0,50-1,10 pan 0,63-0,69 1,55-1,75 0,76-0,90 2,08-2,35 10,40-12,50

Resolução espacial (m)

20

80 (pan e IV)

260

Período de revisita (nadir):

26 dias

26 dias

3-5 dias

-

-

Período de revisita (off- 3 dias (+/- 32º)


WFI

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nadir): Largura da faixa imageada

113 km

ngulo de visada lateral +/- 32 Tabela I-a. Satélites de Sensoriamento Remoto

120 km

890 km

-

-

LANDSAT 7: EARTH RESOURCES TECHNOLOGY SATELLITE – USA CARACTERÍSTICAS GERAIS Massa

~2100 kg


Nd


Nd

Dimensões do corpo

Nd

Tempo de vida

> 5 anos


705 km

Inclinação

98.2


~14

Período

98 minutos


~10h15min

CARACTERÍSTICAS DOS IMAGEADORES Imageadores >

TM (LANDSAT 5)

ETM+ (LANDSAT 7)

Bandas espectrais (?m)

0,45 0,52 0,63 0,76 1,55 - 1,75

0,45 0,53 0,63 0,78 1,55 - 1,75

0,52 0,60 0,69 0,90

10,4 - 12,5

10,4 - 12,5

2,08 - 2,35

2,08 - 2,35 0,52 - 0,90 (pan)


0,52 0,61 0,69 0,90

32


30m

30 m

120 m (termal)

60 m (termal) 15 m (pan)

Período de revisita

16 dias

16 dias

Largura da faixa imageada 185 km Tabela I-b. Satélites de Sensoriamento Remoto

185 km

SPOT 4: SISTÉME PROBATOIRE DE L’OBSERVATION DE LA TERRE - FRANCE CARACTERÍSTICAS GERAIS Massa

2700 kg


2.100 watts


8m (comprimento)

Dimensões do corpo

2,0m x 2,0m x 5,6

Tempo de vida

>5 anos


822 km

Inclinação

98.7


~14

Período

101.4 minutos


~10h30min

CARACTERÍSTICAS DOS IMAGEADORES HRVIR Imageadores >

MULTIESPECTRAL

Bandas espectrais (?m)

0,50 - 0,59 (verde) 0,61 - 0,68 0,61 - 0,68 (vermelha) 0,79 0,89 (infravermelho) Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

PANCRO

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20

10

Período de revisita (nadir):

26 dias

26 dias

Período de revisita (off- 3 dias nadir):

3 dias

Largura da faixa imageada

117 km (2X60km)

117 km (2X60km)

ngulo de visada lateral +/- 27 Tabela I-c. Satélites de Sensoriamento Remoto

+/- 27

ALOS-PRISM Numero de Bandas Faixa de imageamento

1 (Panchromatic) 0.52 to 0.77 micrometers

Visadas

3 (Nadir; Forward; Backward)

Base-to-Height ratio

1.0 (between Forward and Backward view)

GSD

2.5m (at Nadir)

Largura da Faixa

70km(Nadir only) / 35km(Triplet mode)

S/N MTF

>70 >0.2

Número de Detectores

28000 / band (Swath 14000 / band (Swath Width 35km)

Ângulo de visada Resolução radiométrica

-1.5 to (Triplet Mode, Cross-track direction) 8 bits


+1.5

Width

70km) degrees

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RAPIDEYE

IKONOS


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10. Disponibilidade de dados: SRTM, NASA, INPE, IBGE. INPE A Missão do INPE é promover e executar estudos, pesquisas científicas, desenvolvimento tecnológico e capacitação de recursos humanos, nos campos da Ciência Espacial e da Atmosfera, das Aplicações Espaciais, da Meteorologia e da Engenharia e Tecnologia Espacial, bem como em domínios correlatos, conforme as políticas e diretrizes definidas pelo Ministério da Ciência e Tecnologia. www.inpe.br NASA A NASA (National Aeronautics and Space Administration), é uma agência do Governo dos Estados Unidos da América, criada em 29 de julho de 1958, responsável pela pesquisa e desenvolvimento de tecnologias e programas de exploração espacial. A NASA tem desenvolvido vários programas com satélites e com sondas e sensores de pesquisa espacial .http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/cbanddataproducts.html SRTM A Missão Topográfica por Radar do Ônibus Espacial, mais conhecida pela sigla em inglês SRTM, de Shuttle Radar Topography Mission , gerou um gigantesco arquivo de dados (12 terabytes) sobre 80% da massa de terra do planeta onde vive cerca de 95% da população mundial. A missão espacial foi uma operação projetada e financiada pela Agência Espacial Americana (Nasa), Agência Americana de Inteligência Aeroespacial (NGA), em colaboração com a Agência Espacial Italiana (ASI) e o Centro Aeroespacial Alemão (DLR). http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ IBGE O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística , mais conhecido por sua sigla IBGE, é uma fundação pública da administração federal brasileira criada em 1934 e instalada em 1936 com o nome de Instituto Nacional de Estatística. www.ibge.gov.br


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11.Aerotofogrametria: Conceitos Básicos, Definição de Imagem Fotogramétrica Digital, Estações de Trabalho para a Fotogrametria Digital, Geração de Imagens Fotogramétricas Digitais, Geração de Orto-imagens Digitais, Fotointerpretação. Sensores imageadores digitais vêm sendo usados desde a década de 60, com o lançamento do satélite meteorológico TIROS-1 (SIMONETT, 1983). Para fins de mapeamento, isso ocorre desde 1972 com o lançamento do LANDSAT 1 MSS. Isso mostra que a concepção de um processo de mapeamento completamente digital, desde a captação dos dados, passando pelo seu processamento até sua distribuição e visualização, já é uma realidade há muito tempo. Na aerofotogrametria, entretanto, mesmo com a introdução muito bem sucedida dos scanners métricos, na década de 90, tarefas fotogramétricas típicas ainda são realizadas combinando-se métodos analógicos e digitais. Somente a produção de ortofotos é um procedimento completamente digital, devido à relação custo-benefício (LEBERL, 2003). No entanto, as imagens originais ainda ficam, em sua maioria, armazenadas em filmes, e em alguns casos as imagens digitalizadas são descartadas. A aquisição da imagemem formato digital parece ser o último obstáculo a um processo inteiramente digital. Este desafio está sendo superado através de sistemas que utilizam sensores CCD combinados a sistemas óticos, formando sistemas fotográficos cada vez mais aperfeiçoados. CÂMERAS AEROFOTOGRAMÉTRICAS DIGITAIS Uma câmera aerofotogramétrica digital pode ser definida como uma câmera métrica, desenhada especificamente para fins de mapeamento, com baixas distorções de lentes e alta estabilidade, cujo sistema sensor é digital, e não um filme fotográfico. Essa transição entre o analógico (filme) e o digital (por exemplo, CCD) está bastante avançada, e torna o limiar entre a aerofotogrametria e o sensoriamento remoto cada vez menos definido (SANDAU et al.,1999). Do ponto de vista operacional, uma câmera aerofotogramétrica deve ser eficiente em termos de operação aérea, ou seja, o número de faixas de vôo deve ser minimizado, sem que se comprometa a qualidade das aerofotos obtidas. Durante décadas, o formato de 23cm x 23cm vem atendendo perfeitamente essas exigências de operação e qualidade. Por esta razão, uma câmera aerofotogramétrica digital deve oferecer características semelhantes a uma câmera convencional com quadro de 23cm x 23cm. A grande vantagem operacional das câmeras digitais sobre as convencionais, é a eliminação do filme, da revelação e da digitalização do filme. Tratando-se da qualidade da imagem, as câmeras digitais também oferecem vantagens sobre imagens digitalizadas. Essas vantagens podem ser notadas facilmente na figura 25 (GRUBER et al., 2003), onde é apresentada uma comparação direta entre um negativo digitalizado (à esquerda) e uma imagem obtida da mesma área na mesma escala com uma UltraCamD (à direita). Observa-se que os detalhes podem ser muito melhor identificados na imagem digital.

Fig. 25 - Comparação entre um negativo digitalizado e uma imagem digital. (GRUBER et al., 2003) Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Existem duas soluções disponíveis no mercado: uma que se utiliza de sensores CCD de área, e outra baseada em sensores CCD lineares. Entre as soluções com sensores de área, estão as câmeras de médio formato, com CCD único (por exemplo, a AIC da RolleiMetric) e as de grande formato, que se utilizam da combinação de vários CCD como a DMC, as UltraCamD/X, as AICx2/4, e o modelo do IGN (PAPARODITIS et al., 2006), por exemplo. Os principais sistemas de CCD linear disponíveis são o ADS40 da Leica Geosystems, e o HRSC, da DLR. A comunidade aerofotogramétrica mundial ainda não chegou a um consenso sobre qual é a melhor solução, e essa resposta só virá com o tempo (PAPARODITIS et al., 2006). Esses sistemas serão discutidos a seguir. Sensores de área de médio f ormato Atualmente ainda não é economicamente viável a produção de um CCD com tamanho equivalente a uma câmera aerofotogramétrica de grande formato. Existem, no entanto, sensores CCD de médioformato, com resoluções de até 39 mega-pixels. Baseado nesses tipos de CCD, algumas fabricantes de equipamentos para geotecnologia, desenvolveram câmeras fotogramétricas digitas de médio formato, como os modelos AIC (RolleiMetric), DSS (Applanix), dIGIcam (IGI) e DiMac, entre outras (CRAMER, 2007). Na realidade, essas câmeras são, de um ponto de vista estritamente geométrico, bastante semelhantes às câmeras convencionais, mas com a desvantagem de terem seu quadro muito pequeno em relação ao padrão tradicionalmente estabelecido. Essa desvantagem faz com que essas câmeras não sejam utilizadas em trabalhos de grande escala, pois o número de faixas de vôo, e a quantidade de modelos gerados bem como o apoio necessário inviabilizam economicamente os projetos. No entanto, esta limitação existe somente quando se trata de trabalhos estereofotogramétricos convencionais. Quando se trata, por exemplo, de aerolevantamentos com laser-scanner (comuns para geração de true-ortofotos), essas câmeras estão se tornando um padrão. Importantes fabricantes de sistemas laser-scanner já associam câmeras aerofotogramétricas de médio formato aos seus sistemas, como por exemplo a Toposys e a Optech, que acoplam uma AIC - Aerial Industrial Camera (Fig. 26) em seus sistemas (TÖLG, 2007), bem como o novo modelo ALS50-II da Leica, que também oferece essa opção, mas com uma câmera da própria Leica.

Fig. 26 - AIC (RolleiMetric). Fonte: RolleiMetric Sensores de área com múltiplos CCD Com a necessidade da geração de imagens compatíveis com o padrão tradicional, algumas fabricantes de câmeras passaram a associar vários sensores CCD de médio formato em um mesmo equipamento, e a utilizar métodos de processamento digital de imagens para gerar imagens sintéticas, em projeção central única, a partir das imagens originais. Existem duas soluções tecnológicas disponíveis no mercado: as câmeras que se utilizam do método sincronizado e as que se utilizam do método sintópico (LEBERL, 2003). Pelo método sincronizado, os cones das câmeras componentes são convergentes e todas as imagens são obtidas simultaneamente, como na DMC, e nas AICx2/4. No método sintópico, lançado na UltraCamD, os cones das câmeras componentes são alinhados no sentido do vôo e as imagens são tomadas com um atraso, determinado pela velocidade da aeronave, de forma que todas as imagens tenham o mesmo centro perspectivo. Os dois métodos serão revisados a seguir. Método Sincronizado A idéia de se aumentar o campo de visão de um sistema fotogramétrico combinando-se duas ou mais Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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câmeras é bem conhecida desde o início da aerofotogrametria. Várias câmeras aerofotogramétricas com 2, 4, 7 e 9 módulos foram construídas. Já em 1926, Aschenbrenner concebeu um sistema com 9 câmeras com distancia focal de 53,5mm, cobrindo um ângulo de 140°. O negativo desta câmera já tinha o formato de 25cm x 25cm. Complicados equipamentos permitiam reconstruir a geometria do sistema. Essa idéia foi abandonada no final dos anos 40, quando fabricantes como Zeiss e Wild desenvolveram câmeras com sistema único de lentes e negativo de grande formato. Nos dias atuais, a utilização de câmeras modulares voltou a ser uma realidade na aerofotogrametria (HINZ et al., 2000). A figura 27 mostra a concepção de um sistema com dois módulos - a AICx2 - convergentes, combinadas em um sistema sincronizado.

Fig. 27 - Representação esquemática de um sistema com 2 módulos (AICx2 - RolleiMetric). O método sincronizado para a geração de imagens a partir de cones múltiplos foi o primeiro a ser utilizado numa câmera aerofotogramétrica digital. Como o próprio nome diz, as imagens para a geração da imagem final são tomadas simultaneamente. O primeiro modelo lançado com essa metodologia foi a DMC (Digital Mapping Camera), pela Z/Imaging (fig. 29), no ano 2000. Este modelo entrou em operação comercial em 2003. Já opera também o modelo AICx2 (fig. 28) da RolleiMetric (com 2 cones), e em 2008 será lançado o modelo AICx4 (com 4 cones). A sincronização na tomada das imagens trás uma série de vantagens, pois se pode controlar melhor o sistema como um todo, e essa sincronização deve ser o melhor possível: na DMC essa sincronia é da ordem de 100µs (DÖRSTEL et al., 2003) e nas AIC de 150µs (TÖLG, 2007). Não se pode garantir uma absoluta estabilidade para um equipamento dentro de uma aeronave durante o vôo, devido às turbulências e vibrações que ocorrem. Assim sendo, os cones devem suportar pequenas variações angulares. Variações de posição não podem ser aceitas, pois haveria uma grande correlação matemática entre os parâmetros num processo de ajuste entre as imagens. Assim, para se formar a imagem final deve ser calculada as relações angulares (kappa, phi e ômega), entre os cones. Essa determinação se dá através de um ajustamento em bloco das quatro imagens. Na DMC, quatro imagens com a resolução de 7168x4096 pixels são combinadas para formar uma imagem em projeção central única com resolução de 13824x7680 pixels. As imagens são tomadas de forma convergente e com uma sobreposição entre si. Assim, podem ser determinados os parâmetros de orientação entre os cones, através de pontos determinados por métodos de correlação de imagens. Em testes realizados essa orientação obtém resíduos da ordem de 1µm a 2µm, correspondente a 1/12 e 1/16 pixel (DÖRSTEL et al., 2003). Com esses parâmetros, escolhe-se uma distância focal próxima à distância focal real dos cones (para se evitar oversampling ou undersampling), e se reamostra toda a imagem de acordo com esse referencial. Na figura 28 é mostrada a geometria das quatro imagens pancromáticas em uma DMC (PAN1 a PAN4) e os referenciais utilizados, bem como o centro de projeção virtual. A área demarcada pelas linhas brancas mais fortes é a aerofoto digital a ser utilizada nos procedimentos de aerotriangulação, restituição, ortoretificação e etc.


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Fig. 28 - DMC e o conceito da geração da imagem virtual. Fonte: Z/Imaging Método sintópico A segunda metodologia para a obtenção de aerofotos digitais de grande formato, através de sensores CCD de área, foi desenvolvida pela Vexcel, na Áustria. Essa tecnologia, chamada sintópica, consiste na obtenção das imagens de forma não-simultânea, mas alinhando-se os sensores pancromáticos no sentido do vôo e atrasando as tomadas fotográficas de forma que todas sejam feitas a partir do mesmo centro perspectivo. As imagens originais não são convergentes e o quadro da imagem é mais facilmente definido do que pelo método sincronizado. A figura 29 mostra o princípio da tomada das imagens com essa metodologia.

Fig. 29 - Tomadas das imagens pelo método sintópico. Fonte: Vexcel A UltraCamX (modelo mais recente da Vexcel), tem quatro módulos (cones) pancromáticos, cada qual com seu sistema ótico. O principal deles, chamado “master” contém 4 sensores CCD, e define a dimensão da imagem. As cores são obtidas por outros 4 cones multiespectrais, de resolução mais baixa. As lacunas desse cone master são preenchidas pelos outros três cones: dois com dois sensores CCD cada, e um com um único, conforme a figura 30, na qual o “M” representa o cone master e os números 1,2 e 3 representam os demais cones. O ajuste é feito utilizando-se os parâmetros de calibração de cada cone, bem como pontos nas zonas de sobreposição entre as imagens (HONKAVAARA et al., 2006). Cada CCD tem uma resolução de 16Mp. Os cones pancromáticos têm uma distância focal de 100mm e os multiespectrais de 33mm. A aerofoto gerada pela UltraCamX possui a resolução de 14430x9420 pixels.


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Fig.30 - UltraCamX e a formação da imagem virtual. Fonte: GRUBER, 2007 Sensores lineares No final de 1998 a LH Systems (hoje Leica Geosystems) anunciou que, após um ano de projeto e desenvolvimento, obteve sucesso num sensor digital para aerofotogrametria. Esse desenvolvimento, feito em conjunto com a DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfart - a agência espacial alemã), resultou no lançamento de dois sistemas aerofotogramétricos digitais: o ADS40 da Leica (comercial) e o HRSC da DLR. Naquela época, não havia ainda a tecnologia suficiente na fabricação de sensores CCD de área de grande resolução, mas já era possível a obtenção de sensores CCD lineares com grande capacidade (mais do que 10.000 pixels) (PAPARODITIS et al., 2007). Por essa razão, foi desenvolvido um sistema baseado nesse tipo de CCD. Basicamente, projetou-se um sensor com visadas à vante, ao nadir e à ré. Foram incluídos sensores pancromáticos e multiespectrais, todos com mesma resolução. Assim, não se faz necessário o procedimento de pan-sharpening, como nos modelos DMC e UltraCam. A figura 31 mostra a obtenção dos dados com o ADS40: à vante um sensor pancromático; no nadir um pancromático, um infravermelho e 3 para o visível (RGB); e na visada de ré a mesma configuração do sensor do nadir. Os ângulos exatos dos sensores CCD dependem do modelo do sistema (FRICKER, 2007), mas apresentam a mesma configuração básica. Todos os sensores CCD têm 12.000 pixels (SANDAU et al., 2000; SANDAU et al., 1999).

Fig. 31 - Tomada de dados com o ADS40. Fonte: Leica Para a obtenção de imagens com fins de mapeamento, além dos sensores óticos, é obrigatório o uso de sistemas de GNSS (posicionamento) e IMU (orientação). Sem esses equipamentos acoplados ao sistema sensor, não é possível sequer iniciar-se o processamento das imagens, pois os dados originais são bastante estranhos aos olhos dos usuários. Por essa razão, para cada linha obtida pelos sensores CCD, têm que ser determinados os 6 parâmetros de orientação: os três da posição do centro ótico do equipamento (X, Y e Z), determinados pelo GNSS; e os três angulares (κ, φ e ω), determinados pelo Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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IMU. As observações do sensor ótico, do GNSS e do IMU não são sincronizadas, e por isso a informação exata do tempo em que cada observação é tomada se faz necessária para a interpolação dos parâmetros de orientação exterior. Com essas informações são geradas as imagens iniciais de cada faixa. Com o auxílio de pontos de apoio de campo e através de métodos de aerotriangulação, as faixas de vôo são ajustadas entre si. O resultado final é um conjunto de faixas perfeitamente ajustadas, nas quais pode-se fazer toda uma série de trabalhos fotogramétricos, como restituição, ortoretificação e etc. No sistema de restituição desenvolvido pela Leica, pode-se ver toda a faixa em estereoscopia, em alta resolução. Na figura 32 é mostrado, à direita, o sistema ADS40 da Leica Geosystems, e à esquerda a geometria básica do processamento das imagens pancromáticas: com as três visadas e os parâmetros de orientação exterior, pode-se executar uma “intercessão à vante”, e assim obter as coordenadas no referencial de terreno. São mostradas somente três linhas para fins de maior clareza.

Fig. 32- O ADS40 e a obtenção de coordenadas a partir das linhas e da orientação exterior. Fontes: Leica e DLR CONSIDERAÇÕES SOBRE NORMATIZAÇÃO PARA AEROLEVANTAMENTOS DIGITAIS: DIN 18740-4 (SET/2007) O número de sistemas digitais operando atualmente, principalmente na Europa, América do Norte, Japão, Austrália e China, vem crescendo rapidamente. No Brasil existe atualmente um sistema ADS40, operado pela Esteio Engenharia e Aerolevantamentos, de Curitiba, desde 2005; e a partir de fevereiro de 2008 entra em operação uma UltraCamX, pela Topocart Topografia Engenharia e Aerolevantamentos, de Brasília. Assim, torna-se clara a necessidade de uma normatização relativa a esses sensores, com o objetivo de guiar os operadores dos sistemas, os usuários das imagens, bem como facilitar a contratação desses serviços. Nesse intuito, a DIN - Deutsches Institut für Nornung (instituto alemão de normatização), preparou a DIN 18740-4 - “Photogrammetrische Produkte - Teil 4: Anforderungen an digitale Luftbilkameras und an digitale Luftbilder“ (Produtos Fotogramétricos - Parte 4: Especificações sobre câmeras aerofotogramétricas digitais e sobre aerofotos digitais). Neste trabalho, serão discutidos os principais pontos abordados por essa norma. Segundo essa nova norma, uma câmera aerofotogramétrica digital deve gerar imagens que permitam a medição estereoscópica de coordenadas, bem como uma perfeita distinção espectral das cores. O sistema deve ser calibrado geometricamente e radiometricamente. Os fabricantes devem certificar a qualidade das imagens, através da apresentação das precisões planimétrica e altimétrica obtidas, da qualidade radiométrica e da resolução espacial máxima possível. O fabricante deve oferecer um certificado de calibração geométrico e radiométrico. No caso de haver diferença de resolução entre os sensores pancromáticos e os multiespectrais, faz-se necessário um processamento digital para a obtenção das imagens coloridas (Pan-Sharpening, por exemplo). Nesse caso a relação entre as Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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dimensões dos pixels ao nível do solo entre as bandas pancromáticas e multiespectrias (ver DIN 18740-3) não deve ultrapassar a relação de 5:1. Todas estas especificações, bem como as seguintes foram extraídas da DIN 18740-4.

12.Aplicações: Oceanografia, Planejamento, Monitoramento Florestal, Estudo de Desenvolvimento Regional, Arquelogia, Geologia, Agricultura, Hidrografia. INTRODUÇÃO Os recursos naturais e o meio ambiente da Terra estão em mudanças contínuas em resposta à evolução natural e às atividades humanas. Para compreender o complexo inter-relacionamento dos fenômenos que causam estas mudanças é necessário fazer observações com uma grande gama de escalas temporais e espaciais. A observação da Terra por meio de satélites é a maneira mais efetiva e econômica de coletar os dados necessários para monitorar e modelar estes fenômenos, especialmente em países de grande extensão territorial, como o Brasil. Através de softwares dedicados exclusivamente para tratamento de imagens, pode-se gerar imagens com diferentes composições de cores, ampliações de partes das imagens e classificações temáticas dos objetos nelas identificados, obtendo-se assim produtos como mapas temáticos que são usados para estudos de geologia, vegetação, uso do solo, relevo, agricultura, rede de drenagem, inundações, entre outros. Estes produtos, apresentados sobre áreas específicas ou sobre um contexto mais regional, permitem diagnósticos eficientes, propõem soluções de baixo custo e criam alternativas inteligentes para os desafios enfrentados face às mudanças aceleradas que observamos em nosso território. Os dados de sensoriamento remoto tem-se mostrado extremamente úteis para estudos e levantamentos de recursos naturais, principalmente por: 

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sua visão sinótica; sua resolução temporal que permite a coleta de informações em diferentes épocas do ano e em anos distintos, o que facilita os estudos dinâmicos de uma região; sua resolução espectral que permite a obtenção de informações sobre um alvo na natureza em distintas regiões do espectro, acrescentando assim uma infinidade de informações sobre o estado dele; sua resolução espacial, que possibilita a obtenção de informações em diferentes escalas, desde as regionais até locais, sendo este um grande recurso para estudos abrangendo desde escalas continentais, regiões até um quarteirão.

Desde o lançamento do primeiro satélite de recursos terrestres, o LANDSAT, em junho de 1972, grandes progressos e várias pesquisas foram feitas na área de meio ambiente e levantamento de recursos naturais fazendo uso de imagens de satélite. Após o advento destes satélites os estudos ambientais deram um salto enorme em termos de qualidade, agilidade e número de informações. Principalmente os países em desenvolvimento foram os grandes beneficiados desta tecnologia, pois através de seu uso é possível:  

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atualizar a cartografia existente; desenvolver mapas e obter informações sobre áreas minerais, bacias de drenagem, agricultura, florestas; melhorar e fazer previsões com relação ao planejamento urbano e regional; Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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monitorar desastres ambientais tais como enchentes, poluição de rios e reservatórios, erosão, deslizamentos de terras, secas; monitorar desmatamentos; estudos sobre correntes oceânicas e movimentação de cardumes, aumentando assim a produtividade na pesca; estimativa da taxa de desflorestamento da Amazônia Legal; suporte de planos diretores municipais; estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatórios de Impacto sobre Meio Ambiente (RIMA); levantamento de áreas favoráveis para exploração de mananciais hídricos subterrâneos; monitoramento de mananciais e corpos hídricos superficiais; levantamento Integrado de diretriz para rodovias e linhas de fibra ótica; monitoramento de lançamento e de dispersão de efluentes em domínios costeiros ou em barragens; estimativa de área plantada em propriedades rurais para fins de fiscalização do crédito agrícola; identificação de áreas de preservação permanente e avaliação do uso do solo; implantação de pólos turísticos ou industriais; avaliação do impacto de instalação de rodovias, ferrovias ou de reservatórios;

Um exemplo de um produto regional é o planejamento regional, que envolve pesquisadores de diversas áreas dos recursos terrestres para realizar um trabalho de levantamento integrado com base na técnica de sensoriamento remoto aliado a dados sócio-econômicos dos municípios de toda região. O resultado deste estudo permite que programas de desenvolvimento sejam estabelecidos para toda a região, de maneira harmônica, considerando as necessidades reais dos municípios e sua vulnerabilidade quanto ao meio ambiente físico. Outro exemplo muito oportuno trata do uso de imagens de satélite como âncora para o Zoneamento Ecológico e Econômico de regiões onde a ação antrópica ainda não aconteceu de forma intensa, como no caso da Amazônia. Neste exemplo, pesquisadores analisam uma área procurando identificar seus principais atributos físicos a fim de conhecer a vocação natural das paisagens e seu nível de suporte para desenvolvimento ou preservação. Um exemplo menos regional se refere à utilização de imagens de satélite adquiridas durante o período de preparo do solo, para estimar a área plantada com a cultura da soja, trigo, milho, cana-de-açúcar, etc. A vantagem do sensoriamento remoto por satélite é que as informações são adquiridas na forma digital ou fotográfica e podem ser atualizadas devido à característica de repetitividade de aquisição das imagens. NÍVEIS DE COLETA DE DADOS Os dados de sensoriamento remoto podem ser coletados em diferentes níveis:   

terrestre; aéreo; orbital.

Em função dos níveis de coleta, são utilizados diferentes sensores e obtidos diferentes dados. A figura 33 dá um exemplo dos níveis de coleta de dados em sensoriamento remoto.


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Figura 33- Diferentes níveis de coleta de dados em sensoriamento remoto: terrestre (a poucos metros da superfície), aéreo (aeronave) e orbital (satélite). Dependendo do nível de coleta os dados apresentam diferentes resoluções espaciais e temporais, assim dados coletados de satélites podem ser utilizados para: 

estudos continentais , tais como mapeamento e monitoramento de massas d’água oceânicas

ou de toda a extensão territorial do país, utilizando-se os dados do satélite NOAA-AVHRR (Figura 34)

Figura 34 – Mosaico de Imagens NOAA-AVHRR da América do Sul 

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estudos regionais, tais como mapeamento de uma região inteira ou da área de um estado,

utilizando imagens do sensor do sensor WFI do satélite CBERS; estudos regionais/locais, utilizando-se por exemplo dados do sensor TM pancromática do satélite LANDSAT 7, imagens do satélite SPOT ou do sensor CCD do CBERS para planejamento urbano-regional, estudos de áreas agrícolas em média escala ou em escala mais local; estudos em detalhe, de áreas urbanas em escala local, que permite distinguir um quarteirão, utilizando-se imagens do satélite IKONOS (Figura 35) Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Figura 35 – Imagens de Foz do Iguaçu – sensor WFI do satélite CBERS (escala regional), sensor TM do satélite LANDSAT (escala regional/local) e imagem do satélite IKONOS escala de detalhe), respectivamente Estações de rastreio Existem estações de rastreio de satélites de recursos terrestres em todos os continentes, formando uma rede de estações que permite que sejam coletadas informações sobre a superfície terrestre em todas as latitudes e longitudes. A figura 36 apresenta a distribuição das estações de rastreio ao redor do mundo.

Figura 36- Localização, ao redor do mundo, das estações de rastreio dos satélites de recursos terrestres, as estações que recobrem a América do Sul estão localizadas na Argentina, Brasil e Equador. Cada sensor a bordo dos satélite apresentam distintas bandas que operam em diferentes faixas do espectro eletromagnético, conhecendo o comportamento espectral dos alvos na superfície terrestre é possível escolher as bandas mais adequadas para estudar os recursos naturais (Figura 37). Banda 1

Banda 2

0,45-0,52 m m

0,52-0,59 m m

(azul)

(verde)


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Mapeamento de águas costeiras; Diferenciação entre solo e vegetação; Diferenciação entre vegetação conífera e decídua;

Banda 3 0,63-0,69 m m (vermelho)

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Mapeamento de vegetação; Qualidade d'água;

Banda 4 0,77-0,89 m m (infravermelho próximo)

Absorção de clorofila; Diferenciação de espécies vetais; Áreas urbanas, uso do solo; Agricultura; Qualidade d'água;

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Delineamento de corpos d'água; Mapeamento geomorfológico; Mapeamento geológico; Áreas de queimadas; Áreas úmidas; Agricultura; Vegetação;

Figura 37- Aplicações das bandas da Câmara CCD do satélite CBERS Reconhecimento e caracterização de alvos na imagem de Foz de Iguaçu. As cartas-imagem de Foz do Iguaçu é fruto de uma composição colorida das bandas 2, 3 e 4 da Câmara CCD do satélite CBERS. Foram feitas duas combinações de bandas, por esta razão as cartas-imagem apresentam cores diferentes. Na carta-imagem onde os alvos aparecem em cores naturais, isto é, como elas são vistas na natureza, tal como as fotografias que tiramos durante as férias com câmaras fotográficas comuns, a combinação de bandas foi feita na seguinte ordem: a cor azul foi associada à banda 1 (visível), a cor verde à banda 2 (visível) e a cor vermelha à banda 3(visível). Na carta-imagem onde a vegetação aparece na cor vermelho vivo, a combinação de bandas foi feita da seguinte forma: a cor azul foi associada à banda 2 (visível), a cor verde à banda 3(visível) e a cor vermelha à banda 4 (infra-vermelho próximo). Esta combinação é chamada de falsa-cor, porque os Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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alvos aparecem na imagem em cores falsas, e não como são vistos na natureza. Este tipo de combinação é muito usada para identificação de diferentes tipos de matas ou diferenciar áreas de mata sadia das atacadas por enfermidades, ou para realçar sedimentos em suspensão na água. A seguir serão caracterizados alguns objetos (alvos) observados nas cartas-imagem de Foz do Iguaçu, mas antes desta caracterização deve-se levar em consideração a reflectância espectral dos objetos na superfície terrestre em função das bandas espectrais dos sensores a bordo dos satélites (Figura 38).

Figura 38-Relação entre as bandas espectrais dos sensores remotos a bordo de satélites e a reflectância de objetos (alvos) na superfície terrestre Na figura 38 cada objeto (alvo) na superfície terrestre apresenta um curva espectral, que indica a reflectância espectral de cada um deles nas diferentes bandas espectrais que compõem os sensores remotos. Cada objeto (alvo) reflete de forma distinta nas bandas do visível e do infra-vermelho. Assim quanto maior for o pico de reflectância neste gráfico, mais clara será a cor do objeto (alvo) caracterizado na imagem, quanto menor for o pico de reflectância no gráfico, mais escura será a cor do objeto (alvo) caracterizado na imagem. Alvo 1: Lago do reservatório de Itaipu (Figuras 39, 40 e 41):

Figura 39 – Lago do reservatório de Itaipu ao luar e barragem e vertedouro da hidrelétrica de Itaipu


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Figura 40 e Figura 41 - Estas duas figuras apresentam a superfície da água do lago do reservatório de Itaipu (na parte superior); a barragem da hidrelétrica; um trecho do rio Paraná; áreas de mata; ao redor do rio; áreas características de atividades humanas; nuvens (em branco) e a sombra das nuvens (em preto). A Figura 8 corresponde a carta-imagem com as cores naturais e a Figura 9 a carta-imagem em falsa cor. Em ambas a superfície d’água do lago do reservatório de Itaipu apresenta grande quantidade de sedimentos em suspensão (silte e argila), que interferem na transparência d’água. Por apresentarem cor clara em ambas cartas imagens, indica que a água apresenta um pico alto de reflectânica, nas bandas do visível. Em estudos de qualidade d’água esta tonalidade clara na água é indicativa de águas túrbidas, algumas com aspecto barrento, denotando o transporte de sedimentos em suspensão. As áreas de mata na figura 42 aparecem em tons de verde escuro e na figura 43 em tons de vermelho vivo. As áreas de atividades humanas em ambas as figuras aparecem em tonalidades de verde claro, indicando alguma reflectância do solo exposto. Alvo 2: Áreas agrícola (Figuras 42 e 43)

Figura 42 e Figura 43 As figuras 42 e 43 apresentam áreas de agricultura e de mata ciliar. Os tons rosados na figura 42 e os esverdeados na figura 43 representam áreas agrícolas, com diferentes graus de exposição do solo, ou seja a cultura já foi colhida e o solo deve estar em preparação para o próximo plantio . Este tipo de alvo é facilmente reconhecido por apresentar forma geométrica bem definida. As áreas em verde claro na figura 42 e rosa na figura 43, representam áreas agrícolas com a presença de vegetação, ou seja ainda não colhidas. As áreas em verde escuro e vermelho vivo ao longo dos rios são áreas de mata ciliar. Alvo 3: Cataratas do Iguaçu (Figuras 44, 45 e 46)

Figura 44: Mata do Parque Nacional do Iguaçu e Cataratas do Iguaçu


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Figura 13 e Figura 14 As figuras 45 e 46 mostram a mata do Parque Nacional do Iguaçu (em verde escuro na figura 13 e vermelho vivo na figura 46), o rio Iguaçu (em rosa claro na figura 45 e verde na figura 46) e as cataratas do Iguaçu em tonalidade branca nas duas figuras. As tonalidades claras apresentadas pelo rio Iguaçu nas duas figuras, são indicativas de águas túrbidas, com grande concentração de sedimentos em suspensão. A tonalidade homogênea na área de mata é indicativa de áreas de mata densa. Nestas duas figuras é possível ver claramente o momento em que o canal do rio Iguaçu sofre um estreitamento e passa a correr encaixado numa falha geológica dando origem as cataratas. Alvo 4: Cidade de Foz do Iguaçu (Figuras 47, 48 e 49)

Figura 47- Vista aérea da cidade de Foz do Iguaçu

Figura 48 e Figura 49 As figuras 48 e 49 apresentam a cidade de Foz do Iguaçu nas cartas-imagens, a figura 48 corresponde a carta-imagem em cores naturais e a figura 49 na carta imagem em falsa cor. Pode-se observar também nestas figuras a presença de áreas de mata principalmente na porção oeste. Alvo 5: Encontro dos rios Iguaçu e Paraná (Figuras 50, 51 e 52)


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Figura 50- Vista do rio Paraná e do Espaço das Américas no encontro dos rios Paraná e Iguaçu

Figura 51 e Figura 52 - As figuras 51 e 52 apresentam o encontro dos rios Iguaçu e Paraná, sendo possível observar-se na porção leste parte da cidade de Foz do Iguaçu, ao sul parte da cidade de Puerto Iguazu, na Argentina e a oeste parte da Ciudad Deleste, no Paraguai. Nestas duas figuras pode-se observar áreas de mata (verde escuro na figura 51 e vermelho na figura 52), áreas urbanas em tonalidades claras nas duas figuras e tonalidades claras nas águas do rio Paraná e Iguaçu, indicativas da presença de sedimentos em suspensão, sendo portanto águas túrbidas com pouca transparência. IMAGENS DE RADAR A palavra radar vem do termo “radio detection and ranging ”, o principio é que usando ondas de som determinar posições. Com o seu desenvolvimento o processo passou a admitir o uso de ondas de radio e energia de microondas. O radar é aplicado a varias áreas, mas o seu emprego é abordado nas imagens de Sensoriamento Remoto, o sistema radar utilizado é o que usa microondas por ter uma área de abrangência maior, neste tipo de sistema nos não se obtém exatamente imagens mais sinais que são codificados em imagens. A operação básica é enviar através de uma antena pulsos muito curtos de microondas da ordem do microsegundo um receptor destes sinais pode dar a localização dos pulsos que retorna através do calculo da distancia percorrida de cada pulso que se move com aproximadamente a velocidade da luz c num incremento de tempo t : 10 1

8

9 8

7 2

6 3

5

7 6 5

4


6

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Figura 53 – Pulso radar. D or



Dor c t

c.t

(1)

2

– distância objeto radar; – velocidade da luz; – tempo.

Calculada a distancia encontrasse uma forma de representa a resposta como a do gráfico a seguir onde existem um tom de cinza que representa cada retorno dado pelo radar. o s l u p o d o h n a m a T

energia do Pulso

retorno da casa retorno da arvore

0

5

10

Figura 54 - Representação da resposta Radar. Uma das principais características do Radar é de ser um sensor ativo, isto é, ele emite as ondas eletro magnéticas que observa isto possibilita sua aplicação em condições que desfavorecem o uso de sensores convencionais passivos que utilizam modo geral a energia do sol ou emitida pelos objetos para imagear uma dada região. Outra característica interessante é a penetração das microondas na atmosfera sofrendo pouca influencia, com isto é possível registrar informações em regiões com nuvens. LIDAR Poucas pessoas poderiam imaginar, há 15 anos, as transformações pelas quais passariam as técnicas de mapeamento e, particularmente a fotogrametria, afetada pelos desenvolvimentos da informática. Acrescenta-se as novas formas de aquisição de dados mediante emprego de novas tecnologias para levantamentos em escalas grandes, como o levantamento direto em campo com GPS e a varredura a laser (TOMMASELLI, 2000). Conforme o mesmo autor, particularmente a varredura a laser, objeto de analise do estudo em tela, tem possibilitado a determinaçao de modelos tridimencionais de objetos com exatidão, rapidez e baixo custo (tendo em vista a relaçao custo/beneficio) suficientes para substituir os atuais processos com estação total, com elevado grau de eficiencia. Um instrumental capaz de realizar um levantamento detalhado e preciso, consumindo pouco tempo para faze-lo, elevaria substancialmente a capacidade de monitorar, por exemplo, processos construtivos na engenharia. A presente analise sera efetuada, tendo como enfoque o sistema de lasers scanners aerotransportados, tendo em vista sua importância na aquisição de dados ao processamento digital de imagens. Sera apresentado uma descrição do funcionamento do laser scanner baseando-se, principalmente, no texto de WEHR & LOHR (1999), onde poder-se-a obter informações mais detalhadas. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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A tecnologia laser scanner utiliza-se de um sistema optomecanico montado em diferentes plataformas, como aviões sobrevoando uma cidade. Podemos defini-lo como sendo um sistema de sensoriamento remoto ativo usado para medir a distancia entre o sensor e a superfície dos objetos. Seu funcionamento baseia-se na utilização de uma feixe de laser (LASER: light amplification by stimulatied emission of radiance), que e disparado em direção dos objetos, refletido por eles e novamente captado pelo sistema. A partir do sinal de retorno e o tempo decorrido entre a emissão e o registro do eco, informações como a distancia entre o sensor e o objeto podem ser calculadas. Este tipo de sistema também e chamado de LIDAR (light detection and ranging) ou LADAR (laser detection and ranging) CENTENO et al. (2000). Simplificadamente, podemos dizer que todo sistema laser mede a distancia entre o sensor e a regiao iluminada na terra. Um típico laser scanner e dotado de uma unidade de medição do laser propriamente dita, encarregada de emitir e receber o sinal laser, um sistema de varredura optomecanico e uma unidade de registro de medições de apoio, as quais veremos adiante em maiores detalhes. Unidade de Medição: A unidade de medição de laser e responsável pelas emissão e recepção do sinal. O sistema e montado de tal forma que a transmissão e o recebimento tenham o mesmo caminho óptico e assegurando que o objeto iluminado esteja sempre no campo de visão do receptor óptico (FOV: field of view). Há duas formas de emissão, que pode ser um pulso ou um sinal continuo. O sistema de pulso e mais comum e baseia-se na emissão e recepção de curtos pulsos de energia onde, pulsos de alta energia em intervalos curtos de tempo e ajustamento com pequenas aberturas, conferem elevada precisão. O sistema de onda continua, conhecido como CW (continuous wave), funciona a partir da medição da diferença de fase entre o sinal emitido e o recebido e, segundo WEHR & LOHR (1999), quando da ediçao do artigo, havia somente um sistema aerotransportado sendo empregado comercialmente com o sistema CW, pela Universidade de Stuttgart-Alemanha. Neste sistema aplica-se varias freqüências (tons) para atingir altas resoluções. O sistema usa um feixe óptico de alta potencia e bem direcionado, coerente no espaço e no tempo, para medir esta distancia. Uma faixa estreita do espectro e utilizada, operando na faixa do infravermelho próximo e médio, ou seja, entre 800 e 1600 nm. A faixa do espectro a ser utilizada e condicionada por questões de segurança pois, devido a alta potencia de energia utilizada, o feixe pode ser nocivo para os olhos humanos. A titulo de exemplo cita-se a empresa Toposys, que comumente opera com a faixa de 1.535 nm. E importante destacar que a escolha da melhor faixa do espectro a ser trabalhada depende das propriedades de reflexão dos objetos, tendo em vista os objetivos do estudo. Por exemplo uma faixa de 1.535 nm não e adequada para a neve, que reflete pouco neste comprimento de onda, uma melhor escolha, neste caso, seria de 810 nm. Para melhor ilustrar esta questão, apresenta-se alguns exemplos no Quadro 1. Quadro 1 – Reflexão de alguns materiais a 900 nm para o sistema laser scanner (adaptado de WEHR & LOHR, 1999). MATERIAL REFLEXAO % Pinus 94 Neve 80-90 Areia Seca 57 Areia Úmida 41 Concreto 24 Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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Conforme o exposto, podemos depreender que as propriedades físicas básicas que buscamos num laser scanner sera: a) tenha elevado poder (relacionado com a energia); b) tenha pulsos curtos ou a capacidade de modular a frequencia, no caso de CW; c) tenha alta colimação (poder de observação de um instrumento) e; d) atue numa faixa estreita do espectro óptico de emissão, de modo a suprimir efeitos de distúrbios de radiação, como por exemplo no caso de espalhamento da luz. A Varredura (ou escaneamento): Como resultado da varredura obtem-se uma nuvem de pontos de elevada densidade, que varia em função do tipo de scanner utilizado, da velociade do aeroplano e da topografia do terreno. A varredura pode ser uni ou bi-direcional, existindo diferentes opções para se efetuar o redirecionamento do feixe do laser, como por exemplo o uso de espelhos moveis. Entre as opções disponíveis estão o uso de um espelho oscilante que produz linhas paralelas ou em “zig-zag”, o Palmer Scanner, que utiliza um espelho que gira em torno de seu centro e produz um padrão elíptico e o espelho em forma de polígono rotatório, que produz linhas paralelas. A Figura 55 ilustra este processo. Esquema

Tipo de traço

Figura 55: Diferentes esquemas de varredura (extraído do site http://www.geocites.com/capacanaveral/launchpad/8806/lasc/sommaire/html). Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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O sistema Toposys apresenta um modelo único no mercado, trabalha com fibras ópticas, sendo conhecido como “fiber scanner”. Este sistema consiste num arranjo de fibras ópticas usado tanto para emitir como para medir o sinal. Neste caso, o redirecionamento do feixe e feito usando um espelho rotativo que possibilita registrar a energia proveniente de uma linha inteira com o arranjo de fibras ópticas no plano montadas no focal da emissão e recepção. A transmissão e a recepção óptica são idênticas, pois há uma camada igual de fibras ópticas nos planos. Este sistema confere ao aparelho uma alta velocidade de escaneamento e precisão. Posição e Orientação do Sistema: O laser scanner mede somente o vetor linha, a partir da sua abertura e projeção na superfície terrestre. Para a obtenção da terceira dimensão faz-se necessário conhecer a posição e orientação do sistema laser. A posição do sensor na hora da medição de cada ponto e possível graças ao uso de um sistema de GPS diferencial (dGPS), encarregado de calcular a posição (x,y,z) do avião/sensor no espaço, num sistema de coordenadas (WGS84). Um segundo sistema de apoio, uma unidade de medição de inércia (IMU: inertial measurement unit) e encarregada de calcular a inclinação do sensor nas três direções. A precisão do laser esta em torno de 0,1 m, por isso os sistemas de apoio devem ter uma precisão igual ou maior. Na pratica conta-se com sistemas com precisão menor que 0,1 m, e menor que 0,02 graus (WEHR & LOHR, 1999). O conjunto de medições de apoio, do IMU e do dGPS, que devem estar perfeitamente sincronizados, são medidos e armazenados simultânea e paralelamente a mediçao da distancia pelo sistema laser. Numa etapa posterior, as series de dados cole tados são sincronizadas e a posição exata de cada ponto que forma a imagem e calculada. A Figura 56 a seguir ilustra esse processo:

Figura 56 – Desenho Esquematico do Posicionamento do Sistema (extraído do site http://www.geocites.com/capacanaveral/launchpad/8806/lasc/sommaire/html)


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Determinação dos Pontos Segundo LINDENBERGER (1993) e HUG (1996), ambos citados por WEHR & LOHR (1999), a determinação dos pontos gerados por um laser scanner no sistema WGS84, pode ser computado com a ajuda de 3 grupos de dados, quais sejam: a) calibração dos dados e montagem de parâmetros; b) distancia do laser com o respectivo ângulo de abertura e; c) o sistema de posicionamento, obtido a partir do dGPS e IMU. O principal objetivo para se trabalhar com este agrupamento de dados e o do calculo do modelo digital de elevação.Resumidamente podemos dizer que o processo se da nas seguintes etapas: 1º) obtenção dos dados laser; 2º) transformação para o sistema WGS84; 3º) nuvem de pontos; 4º) obtenção da elevação e posição e; 5º) utilização de diferentes filtros e algoritmos para separar, por exemplo, construções de vegetação. Conforme WEHR & LOHR (1999), os maiores avanços nos últimos anos tem sido mais nas tecnicas de pos-processamento (softwares) do que no hardware scanner, onde a aplicação de diferentes técnicas tem determinado o resultado final. Extensão da Capacidade do Laser Alguns lasers podem registrar a intensidade de espalhamento da luz, isso em relação ao maximo retorno do pulso. E possível tando nos sistemas pulso ou CW, e pode ser útil na visualização da cena e para melhorar processos de filtragem/remoção e classificação/separação. Outros sistemas podem registrar múltiplos ecos para cada pulso enviado, sendo útil para a elaboração de perfis verticais de múltiplos objetos, a exemplo de arvores num bosque (veja Figura 57).

Figura 57: Esquema do retorno de múl tiplos ecos Sistema (extraído do site http://www.geocites.com/capacanaveral/launchpad/8806/lasc/sommaire/html ) Finalmente, existem lasers batimetricos baseados em princípios de lasers topográficos. Há emissão de dois comprimentos de onda, comumente 1064 nm e 532 nm, proporcionando melhor separabilidade entre diferentes objetos. Aplicações e Exemplos Na literatura já começam a surgir vários trabalhos relacionados com a aplicação em diversas áreas do conhecimento, empregando-se a tecnologia laser scanner. Apenas para citar alguns trabalhos científicos nesta área fazemos referencia ao artigo de CENTENO et al. (2000), onde os autores Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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realizaram um estudo do ambiente urbano visando a detecção de construções irregulares, enfocando as alterações que infrigem as restrições impostas pelas leis de uso do solo, basicamente objetivando contribuir para a prevenção de catástrofes naturais decorrentes da alteração excessiva da cobertura superficial do solo, fornecendo uma metodologia de obtençao desta informação de maneira automática, através do processamento digital de imagens de satelite, conluindo-se que a técnica baseada na tecnologia laser scanner demonstrou viabilidade para o monitoramento urbano. Outro trabalho, na área da engenharia florestal, desenvolvido por NELSON et al. (1997) demonstrou a aplicabilidade da tecnologia laser scanner para o estudo em uma floresta tropical primaria na Costa Rica. A metodologia permitiu estimar a área basal, volume e biomassa da floresta, demonstrando sua potencialidade principalmente em áreas de difícil acesso e com densa cobertura florestal. De modo geral podemos dizer que a tecnologia laser scanner pode ser empregada para o mapeamento de corredores (estradas, rios); linhas de transmissao elétrica; DTM especialmente em áreas florestadas visando estudos de drenagem; mensuramentos de áreas costeiras para estudos de erosão; elaboração de modelos 3D de construções em áreas urbanas; mapeamento rápido e avaliação após catástrofes naturais (ex: terremotos); modelos 3D para filmes, vídeos, produções de games, animações e simulações de projetos de engenharia; monitoramento do crescimento de plantas em agricultura de precisao; estudos de solo e relevo visando o zoneamento ambiental; etc. Nas Figuras 58 e 59 a seguir, ilustramos alguns exemplos de resultados obtidos do sistema laser scanner.

Figura 58: Modelo Digital do Terreno de uma Cidade na França Sistema (extraído do site http://www.geocites.com/capacanaveral/launchpad/8806/lasc/sommaire/html )


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HORIZONTAL

45 GRAUS Figura 59- Modelos Digitais de Terreno Produzidos pela GEOIDE (fonte: http://www.geiode.com.br ). Para Aprofundar mais o Assunto: 1- http://www.geiod.com.br 2- http://www.geocites.com/capacanaveral/launchpad/8806/lasc/sommaire/html 3- http://www.csc.noaa.gov/crs/ALACE/ 4- http://aol.wff.nasa.gov/aoltm/projects/beachmap/ 5- http://www.bev.gv.at/bev/ 6- http://www.eaglescan.com/ 7- http://www.jchance.com/chanceweb/frameset.htm/ 8- http://www.fugro-inpark.nl/ 9- http://www.geographia.se/ 10-http://www.kwc.de/geoscan/defaut.htm/ 11-http://www.hansaluftbild.de/ 12-http://www.asprs.org/asprs/resources/directory/h2.html/ 13-http://www.ifp.uni-stuttgart.de/ Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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14-http://www.inpho.de/ 15-http://www.nav.uni-stuttgart.de/ 16-http://www.ipf.tuwien.ac.at/ 17-http://www.newtech-airborne.com/ 18-http://www.optech.on.ca/ 19-http://www.toposys.com/ 20-http://www.combitech.se/survey/ 21-http://www.kwc.de/vortrag/PL/TopoLaser/TopoLaser.htm 10 Referencias Bibliográficas: ALAMÚS R.; KORNUS, W.; TALAYA, J. Studies on DMC Geometry. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. Volume 60, Issue 6, September 2006, pp. 375-386. 2006. CRAMER, M. The ADS40 Vaihingen/Enz geometric performance test. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. Volume 60, Issue 6, September 2006, pp. 363-374. 2006. CRAMER, M. Calibration and validation of digital airborne cameras. In: ISPRS Commission I Symposium "From Sensors to Imagery", Paris - Marne le Vallee, July 4-6. 2006. Proceedings. 2006b CRAMER, M. The EuroSDR Performance Test for Digital Aerial Camera Systems. Photogrammetric Week '07, Wichmann . p. 89-106. 2007. DIN 18716-1, Photogrammetrie und Fernerkundung - Teil 1: Grundbegriffe und besondere Begriffe der photogrammetrischen Aufnahme DIN 18716-3:1997-07, Photogrammetrie und Fernerkundung - Teil 3: Begriffe der Fernerkundung DIN 18740-1, Photogrammetrische Produkte - Teil 1: Anforderungen an Bildflug und analoges Luftbild DIN 18740-3, Photogrammetrische Produkte - Teil 3: Anforderungen an das Orthophoto DIN 18740-4, Photogrammetrische Produkte - Teil 4: Anforderungen an digitale Luftbilkameras und an digitale Luftbilder DIN ISO 9022-3, Optik und optische Instrumente - Umweltprüfverfahren - Teil 3: Mechanische Beanspruchung DÖRSTEL, C.; JACOBSEN, K.; STALLMANN, D. DMC - Photogrammetric Accuracy - Calibration Aspects and Generation of Synthetic DMC Images. In: Optical 3D Measurement Techniques VI. Institut for Geodesy and Photogrammetry. vol. I, ETH, Zürich, p. 74-88. 2003. DÖRSTEL, C. DMC – (R)evolution on Geometric Accuracy. Photogrammetric Week '07, Wichmann, p. 81-88. 2007. FRICKER, P. Raising the Bar for Multi-Band, High-Resolution Airborne Imagery. Photogrammetric Week '07, Wichmann, p. 71-79. 2007. GRAHAM, R.; KOH, A.; BALTSAVIAS, M.; SCHÖNERMARK, M.; THEUWISSEN, A.; ZIEMANN, H. Detector and Sensors. In: ASPRS Manual of Photogrammetry and Remote Sensing , 5th Edition. American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, p. 505-580. 2004. Prof. Mauro Alixandrini Apostila de Sensoriamento Remoto

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