COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE ALVOS

O conhecimento do comportamento espectral de alvos não é importante somente para a extração de informações de imagens obtidas pelos sensores. É também importante à própria definição de novos sensores, tipos de processamento a que devem ser submetidas os dados brutos ou mesmo à definição da forma de aquisição de dados (geometria de coleta dos dados, frequência, altura do imageamento, resolução limite, etc).

Fatores determinantes:

Ângulo de incidência da radiação

Comprimento de onda da radiação

Natureza e composição da natureza  (objeto)

Interface ( ex. rugosidade    --->  comprimento da onda.

Importância

Extração de informações de Sensoriamento Remoto.

Definição para novos sensores.

Definição do tipo de processamento

• Seleção de canais e filtros

Definição da forma de aquisição de dados;

• Resolução limite
•  Altura do imageamento 

As características de refletância dos objetos adjacentes ao alvo de nosso interesse também interfere nas médias de sua refletância. A energia espalhada pela vizinhanças do alvo, pode ter um conteúdo espectral diferente daquele do objeto de interesse e mascarar sua resposta.

Fatores de contexto que interferem no comportamento espectral dos objetos da superfície

Quando analisamos a curva espectral de um objeto individualmente parece fácil transformar dados de refletância em informações sobre as propriedades dos materiais que compõem a superfície terrestre.

Isto não ocorre, entretanto, pois tais objetos estão inseridos num contexto ambiental, sofrendo, portanto, interferências múltiplas, quer oriundas dos objetos adjacentes, quer oriundas do próprio dinamismo interno de suas características.

Exemplo: vegetação

RESOLUÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO

RESOLUÇÃO ESPACIAL

O detalhe compreensível em uma imagem depende da resolução espacial do sensor e se refere ao tamanho da menor feição possível que pode ser detectada.

Imagens onde somente grandes objetos são visíveis são chamadas de imagens de  baixa resolução.

Em imagens de alta resolução, pequenos objetos podem ser detectados. Sensores  objetos podem ser detectados. Sensores militares por exemplo, são projetados para visualizar o maior detalhe possível, e portanto possuem alta resolução.

Por outro lado, também é possível definir o tamanho da resolução espacial segundo o tipo de informação que se deseja obter, por exemplo:

1 a 5 metros - Permite diferenciar tipos de edificações (casas, forma dos prédios, características dos tetos). Geração de cartografia a escala humana, ou seja, é possível individualizar árvores, carros, ônibus, monumentos e arruamento intraurbano. Identificação de áreas agrícolas menores.

10 – 15 metros - Identificação dos quarteirões de uma cidade, edifícios e ruas principais. Detalhamento de áreas florestais. Identificação de minerações e áreas agrícolas.

20 – 30 metros - Identificação de regiões urbanas, aeroportos, rodovias principais e ferrovias. Identificação de grandes áreas florestais e agrícolas, bacias hidrográficas e caracterização da cobertura do solo.  Identificação de lineamentos geológicos.

80 – 100 metros - Cartografia de estruturas geológicas regionais. Cartografia de grandes bacias hidrográficas e extensas áreas florestais e agrícolas.

RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA

O número de bits utilizado para armazenar os números digitais define a resolução radiométrica de uma imagem. Esta indica a quantidade máxima de níveis de cinza que podem ser utilizados para representar uma imagem.

O número de níveis de cinza está expresso em bits, ou seja, expresso em função do número de dígitos binários necessários para armazenar, em forma digital, o valor do nível máximo de cinza.

O seu valor é sempre em potência de 2, por exemplo 8 bits significam 28 = 256 níveis de cinza.

RESOLUÇÃO ESPECTRAL

A resolução espectral é um conceito inerente às imagens multiespectrais de sensoriamento remoto.

Ela é definida pelo número de bandas espectrais de um sistema sensor e pela largura do intervalo de comprimento de onda coberto por cada banda.

Quanto maior o número de bandas e menor a largura do intervalo, maior é a resolução espectral de um sensor.

A resolução espectral descreve a capacidade  do sensor de definir intervalos de comprimentos de onda.

RESOLUÇÃO TEMPORAL

Representa a frequência com que a área deinteresse é revisitada ou imageada.

SISTEMA SENSOR

Um sistema sensor pode ser definido como qualquer equipamento capaz de transformar alguma forma de energia em um sinal possível de ser convertido em informação sobre o ambiente.

São dispositivos capazes de detectar e registrar a radiação eletromagnética, em determinada faixa no espectro eletromagnético e gerar informações que possam ser transformadas num produto possível de interpretação, seja na forma de imagem, na forma de gráfico ou qualquer outra forma.

SENSORES PASSIVOS

O sol é uma fonte muito consistente de energia para o sensoriamento remoto. A energia do sol é refletida (como é no caso de comprimentos de ondas visíveis), ou é absorvida e então reemitida (como é o caso de comprimentos de ondas termais).

Os sistemas sensores que medem a energia naturalmente disponível são chamados de sensores passivos.

Os sensores passivos dependem que ocorra a iluminação da superfície da Terra pelo sol, porém é possível capturar durante a noite, a energia naturalmente emitida pela Terra (infravermelho termal) desde que exista quantidade suficiente de energia para ser gravada.

SENSORES ATIVOS

Os sensores ativos, por outro lado, possui sua própria fonte para iluminação. O sensor emite radiação que é direcionada para o alvo que se deseja investigar. A radiação refletida do alvo é detectada e medida pelo sensor.

As vantagens destes tipos de sensores incluem a capacidade de obter medida a qualquer momento, sem necessitar do sol.

Os sensores ativos podem ser utilizados para examinar comprimentos de ondas que não são suficientemente fornecidos pelo sol, como as microondas. Porém, os sensores ativos necessitam gerar uma grande quantidade de energia para iluminar adequadamente os alvos.

NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS

O sensoriamento remoto pode ser em nível terrestre, sub-orbital e orbital.

Os representantes mais conhecidos do nível sub-orbital são as também chamadas fotografias aéreas, utilizadas principalmente para produzir mapas. Neste nível opera-se também algumas câmeras de vídeo e radares.

No nível orbital estão os balões meteorológicos e os satélites. Os primeiros são utilizados nos estudos do clima e da atmosfera terrestre, assim como em previsões do tempo. Já os satélites também podem produzir imagens para uso meteorológico, mas também são úteis nas áreas de mapeamento e estudo de recursos naturais.

Ao nível terrestre são feitas as pesquisas básicas sobre como os objetos absorvem, refletem e emitem radiação. Os resultados destas pesquisas geram informações sobre como os objetos podem ser identificados pelos sensores orbitais.

Desta forma é possível identificar áreas de queimadas numa imagem gerada de um satélite, diferenciar florestas de cidades e de plantações agrícolas e até identificar áreas de vegetação que estejam doentes ou com falta de água.

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

O espectro eletromagnético é definido como sendo o intervalo que contém todas as radiações eletromagnéticas que vai desde as ondas de rádio até os raios gama. O conhecimento sobre as ondas eletromagnéticas tem evoluído desde a época de Maxwell. Atualmente, sabemos que as mesmas são formadas pela combinação dos campos elétrico e magnético, os quais se propagam perpendicularmente um em relação ao outro. 

As ondas eletromagnéticas, geralmente, se diferem uma das outras quanto ao valor da frequência de propagação e quanto à forma que são produzidas; como por exemplo: os raios ultravioleta, emitidos por átomos excitados, possuem frequências superiores às da região visível do ser humano. Esses raios são denominados radiação ultravioleta.

PRINCÍPIOS FÍSICOS BÁSICOS

Três elementos são fundamentais para o funcionamento de um sistema de sensoriamento remoto: Objeto de estudo, Radiação Eletromagnética e um Sensor.

Pelo princípio da conservação da energia, quando a radiação eletromagnética incide sobre a superfície de um material, parte dela será refletida por esta superfície, parte será absorvida e parte pode ser transmitida, caso a matéria possua alguma transparência. A soma desses três componentes (Reflectância, Absortância e Transparência) é sempre igual, em intensidade, à energia incidente.

O que nossos olhos percebem como cores diferentes são, na verdade, radiação eletromagnética de comprimentos de onda diferentes. A cor azul corresponde ao intervalo de 0,35 a 0,50 µm, a do verde vai de 0,50 a 0,62 µm e a do vermelho, de 0,62 a 0,70 µm (os intervalos são aproximados, e variam segundo a fonte de consulta). Estes intervalos também são conhecidos como "regiões". Abaixo do vermelho, está a região do infravermelho, e logo acima do azul está o ultravioleta.

O PROCESSO DE SENSORIAMENTO REMOTO

Fonte de energia ou iluminação (A) - A primeira necessidade do sensoriamento remoto é possuir uma fonte de energia que ilumina ou fornece energia eletromagnética para os alvos de interesses.

Radiação e atmosfera (B) - Como a energia viaja da sua fonte para o alvo, ela irá ter contato e interagir com a atmosfera. Esta interação pode ocorrer uma segunda vez quando a energia viaja do alvo para o sensor

Interação com o alvo(C) - Uma vez que a energia faz seu caminho para o alvo através da atmosfera, ela interage com o alvo, conforme as propriedades do alvo e a radiação.

Registro da energia pelo sensor (D) - Após a energia ter sido espalhada pelo alvo, ou emitida pelo alvo, um sensor (remoto -não em contato físico com o alvo) coleta e registra a radiação eletromagnética eletromagnética.

Transmissão, recepção e processamento (E) - A energia registrada pelo sensor tem que ser transmitida, sempre na forma eletronica, para uma estação de recepção e processamento na Terra onde os dados são processados e uma imagem é gerada (em papel ou meio digital).

Interpretação e análise (F) - A imagem processada é interpretada, visualmente e/ou digitalmente ou eletronicamente, para extrair informações sobre os alvos que foram iluminados.

Aplicação (G) - O último elemento do processo de sensoriamento remoto é a aplicação da informação extraída das imagens para melhor entende-la, para revelar alguma nova informação ou auxiliar na solução de algum problema particular.