Sensoriamento Remoto (SR) Orbital (Parte II): sat élites de...

Sensoriamento Remoto (SR) OrbitalSensoriamento Remoto (SR) Orbital(Parte II): (Parte II):

satsatéélites de observalites de observaçção terrestreão terrestree assinatura espectral de alvose assinatura espectral de alvos

Agenda: Sensoriamento Agenda: Sensoriamento Remoto OrbitalRemoto Orbital

��IntroduIntroduççãoão

��SatSatéélites Orbitaislites Orbitais

��Assinatura Espectral de AlvosAssinatura Espectral de Alvos

www.n2yo.com

Fonte: [2]

Resumo (1)

Aula Sistemas Sensores

Resumo (2)

Fonte: [2]

SeleSeleçção de ão de varivariááveis veis

biofbiofíísicas e sicas e hhííbridas bridas ––

Potencial dos Potencial dos sistemas de sistemas de

Fonte: [2]Fonte: [2]

��SatSatéélites Orbitaislites Orbitais��SatSatéélites de observalites de observaçção terrestreão terrestre

SatSatéélites Orbitais (1)lites Orbitais (1)

SatSatéélites de imageamentolites de imageamento��ConstruConstruíídos com determinada dos com determinada

finalidadefinalidade

��Classificados como:Classificados como:��SatSatéélites de observalites de observaçção da superfão da superfíície cie

terrestreterrestre�� Recursos NaturaisRecursos Naturais

��SatSatéélites Ambientaislites Ambientais�� MeteorolMeteorolóógicosgicos

�� OceanogrOceanográáficosficos

SatSatéélites Orbitais (2)lites Orbitais (2)

�� Três partes bTrês partes báásicas:sicas:�� subsistema coletor (ex.: subsistema coletor (ex.: óóptico) ptico) �� detector ou sensordetector ou sensor�� subsistema eletrônico (processador)subsistema eletrônico (processador)

�� Subsistema coletor (ex.: Subsistema coletor (ex.: óóptico): ptico): �� determina a resoludetermina a resoluçção espacial e ão espacial e áárea coletora da rea coletora da

radiaradiaççãoão�� Sensores:Sensores:

�� imageadoresimageadores (fotogr(fotográáficos e não fotogrficos e não fotográáficos)ficos)�� não não imageadoresimageadores

�� Subsistema eletrônico: Subsistema eletrônico: �� amplia o sinal da fonte amplia o sinal da fonte

Coletor: recebe a energia p/ uma lente, Coletor: recebe a energia p/ uma lente,

espelho, antena etcespelho, antena etc

Componentes do sistema (1)Componentes do sistema (1)

Detector: capta a energia coletada de uma Detector: capta a energia coletada de uma determinada faixa do espectro. determinada faixa do espectro.

Processador: o sinal registrado Processador: o sinal registrado éé submetido a submetido a

um processamento para obtenum processamento para obtençção do produtoão do produto

SatSatééliteslites de S.R.de S.R.

SatSatéélites Orbitais lites Orbitais (exemplos)(exemplos) [1][1]

�� Espectro visEspectro visíível e infravermelhovel e infravermelho��sistema LANDSATsistema LANDSAT��sistema SPOTsistema SPOT��sistema CBERS sistema CBERS ��sistema IKONOSsistema IKONOS

�� Espectro microondasEspectro microondas��sistema RADARSATsistema RADARSAT��sistema ERSsistema ERS

Em OperaEm Operaçção: Alta Resoluão: Alta Resoluççãoão

SatSatéélites Orbitaislites Orbitais (exemplos)(exemplos) [2][2]

SatSatéélites de observalites de observaçção da ão da superfsuperfíície terrestre: LANDSAT cie terrestre: LANDSAT

((LandLand RemoteRemote SensingSensing SatelliteSatellite))

��Desenvolvido pela NASA Desenvolvido pela NASA ((NationalNationalAeronauticsAeronautics andand SpaceSpace AdministrationAdministration))

��Inicialmente chamado ERTS Inicialmente chamado ERTS ((EarthEarth

ResourcesResources TechnologyTechnology SatelliteSatellite))

��Janeiro de 1975Janeiro de 1975

��LanLanççou 7 satou 7 satéélites, perdeu o nlites, perdeu o n°°66�� http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htmhttp://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm

��ResoluResoluçção Espacial: ão Espacial: 30m 30m

��Escala (cm/km): Escala (cm/km):

1:35 (1=350) 1:35 (1=350)

��Tamanho da cena Tamanho da cena (km): 185 x 185(km): 185 x 185

SatSatéélites de observalites de observaçção da ão da superfsuperfíície terrestre: LANDSAT 5cie terrestre: LANDSAT 5

�� ResoluResoluçção Espacial: 15m (pancromão Espacial: 15m (pancromáático)tico)

�� Escala (cm/km): 1:25 (1=250)Escala (cm/km): 1:25 (1=250)

�� Tamanho da cena (km): 185 x 185Tamanho da cena (km): 185 x 185

SatSatéélites de observalites de observaçção da ão da superfsuperfíície terrestre: LANDSAT 7cie terrestre: LANDSAT 7

EvoluEvoluçção da são da séérie de satrie de satéélites lites LANDSAT ao longo do tempoLANDSAT ao longo do tempo

��Espectro visEspectro visíível e infravermelho:vel e infravermelho:

��LANDSAT 1 atLANDSAT 1 atéé 3:3: subsistema RBV subsistema RBV (Sistema de Câmera de V(Sistema de Câmera de Víídeo com deo com Deflexão de Feixe) Deflexão de Feixe) [[ReturnReturn BeamBeam VidiconVidicon ]:]:http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#rbvrbv

��LANDSAT 1 atLANDSAT 1 atéé 5:5: subsistema MSS subsistema MSS (Sistema de Varredura (Sistema de Varredura MultiespectralMultiespectral) ) [[MultispectralMultispectral Scanner SystemScanner System ]:]:http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#mssmss

Principais Sensores de Imageamento (1)Principais Sensores de Imageamento (1)

�� Espectro visEspectro visíível e infravermelho (vel e infravermelho (LANDSAT 5LANDSAT 5 e 7e 7):):

��Subsistema TM (Subsistema TM (MapeadorMapeador TemTemááticotico))[[ThematicThematic MapperMapper]]

Conjunto de subsistemas configurados para Conjunto de subsistemas configurados para permitir o imageamento do terreno com fidelidade permitir o imageamento do terreno com fidelidade geomgeoméétrica: trica: http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#tmhttp://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#tm

��Subsistema ETM (Subsistema ETM (MapeadorMapeador TemTemáático Avantico Avanççadoado) ) [[EnhancedEnhanced ThematicThematic MapperMapper PlusPlus]]

DistinDistinçção do TM ão do TM -- foi a inclusão de uma banda pancromfoi a inclusão de uma banda pancromáática tica e o aumento de ganho na banda termal, que permitiu a e o aumento de ganho na banda termal, que permitiu a melhoria da resolumelhoria da resoluçção espacial: ão espacial: http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/landsat.htm#etmetm++

Principais Sensores de Imageamento (2)Principais Sensores de Imageamento (2)

Bandas espectrais do LANDSAT Bandas espectrais do LANDSAT -- TMTM

ResoluResoluçções Espaciaisões Espaciais

SatSatééliteslites Orbitais: LANDSAT e SPOTOrbitais: LANDSAT e SPOT

CaracterCaracteríísticas do Sensor HRV / SPOTsticas do Sensor HRV / SPOT

LANDSAT 7

Bandas Sistema ETM Resposta Espectral (µm) Resolução Espacial (m)

1 0,450 - 0,515 30

2 0,525 - 0,605 30

3 0,630 - 0,690 30

4 0,750 - 0,900 30

5 1,550 - 1,750 30

6 10,40 - 12,50 60

7 2,090 - 2,350 30

PAN 0,520 - 0,900 15

SPOT 1, 2 e 3Bandas Sistema HRV Resposta Espectral (µm) Resolução Espacial (m)

1 0,50 - 0,59 202 0,61 - 0,68 203 0,79 - 0,89 20

PAN 0,51 - 0,73 10

CaracterCaracteríísticas do Sensor ETM+ / LANDSATsticas do Sensor ETM+ / LANDSAT

Sites para ConsultaSites para Consulta

��EMBRAPA / INPEEMBRAPA / INPEhttp://www.sat.cnpm.embrapa.br/http://www.sat.cnpm.embrapa.br/

��LANDSATLANDSAThttp://www.dgi.inpe.br/siteDgi/Satelites/LANDSAT7.phphttp://www.dgi.inpe.br/siteDgi/Satelites/LANDSAT7.php

Imagem LANDSAT - TM

Imagem SPOT - Pancromática

PTR 5002 PTR 5002 –– Sensoriamento remoto orbital e tratamento numSensoriamento remoto orbital e tratamento numéérico de imagens de sensoriamento remotorico de imagens de sensoriamento remoto

ClClááudia Soares Machadoudia Soares Machado

EPUSP EPUSP –– Departamento de Engenharia de TransportesDepartamento de Engenharia de Transportes

LaboratLaboratóório de Geoprocessamentorio de Geoprocessamento

GeoEye GeoEye -- 11

�� SatSatéélite nortelite norte--americano, patrocinado pela americano, patrocinado pela Agência Nacional de Inteligência GeoespacialAgência Nacional de Inteligência Geoespacialdos EUA e a empresa dos EUA e a empresa Google EarthGoogle Earth..

�� Faz parte da mais recente geraFaz parte da mais recente geraçção de satão de satéélites de lites de imageamento da superfimageamento da superfíície terrestre cie terrestre -- ““sub halfsub half--meter meter Earth imaging satelliteEarth imaging satellite””..

�� AtAtéé recentemente era o satrecentemente era o satéélite comercial com a lite comercial com a maior resolumaior resoluçção espacial disponão espacial disponíível:vel:

�� 0,41m no modo pancrom0,41m no modo pancromáático;tico;

�� 1,65 m no modo multiespectral.1,65 m no modo multiespectral.

�� Foi lanFoi lanççado em 6 de setembro de 2008, da Base Aado em 6 de setembro de 2008, da Base Aéérea rea de Vandenberg, na Califde Vandenberg, na Califóórnia.rnia.

ProdutosProdutos

�� Por solicitaPor solicitaçção (encomenda)ão (encomenda)

�� Imagens Imagens ortorretificadasortorretificadas;;

�� Produtos derivados das imagens, como por Produtos derivados das imagens, como por exemplo:exemplo:

��Modelos Digitais de ElevaModelos Digitais de Elevaçção (MDE),ão (MDE),

��Mosaicos, Mosaicos,

��Mapas de FeiMapas de Feiçções (Feature Maps).ões (Feature Maps).

Exemplos de produtos e aplicaExemplos de produtos e aplicaçções (1)ões (1)

Exemplos de produtos e aplicaExemplos de produtos e aplicaçções (2)ões (2)

Exemplos de imagens GeoEye Exemplos de imagens GeoEye -- 11

Universidade de Universidade de KutztownKutztown –– Pensilvânia Pensilvânia –– EUAEUA

Imagem coletada Imagem coletada ààs 12h do dia 7 de outubro de 2008s 12h do dia 7 de outubro de 2008

�� Na AmNa Améérica Latina a empresa responsrica Latina a empresa responsáável pela vel pela comercializacomercializaçção das imagens do satão das imagens do satéélite GeoEye lite GeoEye éé a Space a Space Imaging South America.Imaging South America.

Fonte da pesquisa: Fonte da pesquisa: http://www.geoeye.com/CorpSite/http://www.geoeye.com/CorpSite/

Space Imaging South AmericaSpace Imaging South America

Rua da AssemblRua da Assemblééia, 10 ia, 10 Centro, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro Centro, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro BrasilBrasil+55 21 2102+55 21 2102--70707070www.spaceimaging.com.brwww.spaceimaging.com.br

Resumo

Assinatura Espectral: Curvas de Reflectância espectralAssinatura Espectral: Curvas de Reflectância espectralpara fenômenos para fenômenos urbanosurbanos--periurbanosperiurbanosna região espectral de 400 na região espectral de 400 –– 2500 2500 nmnm

Fonte: Fonte: [2][2]

Assinatura EspectralAssinatura Espectral

Bandas e Assinatura Espectral Bandas e Assinatura Espectral

��Assinatura Espectral de AlvosAssinatura Espectral de Alvos�� Bandas e Assinatura EspectralBandas e Assinatura Espectral

�� Estudo de caso: LANDSAT 5 Estudo de caso: LANDSAT 5 -- TMTM

�� Conceitos RadiomConceitos Radioméétricostricos

�� Alvos SelecionadosAlvos Selecionados

Imagens do LANDSAT 5Imagens do LANDSAT 5

Banda 1

Banda 6Banda 5Banda 4

Banda 3Banda 2

Bandas e Bandas e Assinatura Assinatura Espectral: Espectral:

LANDSAT 5 LANDSAT 5 --TMTM (1)(1)

Banda 1 Banda 1 (azul)(azul)

�� AbsorAbsorçção pela clorofila e ão pela clorofila e pigmentos fotossintpigmentos fotossintééticosticos�� DiferenciaDiferenciaçção entre ão entre solosolo e vegetae vegetaççãoão

�� DiferenciaDiferenciaçção entre ão entre vegetavegetaççãoão conconíífera fera e dece decííduadua (*)(*)

�� Grande penetraGrande penetraçção em corpos ão em corpos dd’á’água transparentesgua transparentes�� Mapeamento de Mapeamento de ááguas costeirasguas costeiras

�� Estudos de sedimentos na Estudos de sedimentos na ááguagua

�� Sensibilidade a Sensibilidade a plumas de plumas de fumafumaçça (nuvens)a (nuvens) por queimadas por queimadas ou atividades industriasou atividades industrias

Faixa Espectral:Faixa Espectral:0,450 mm 0,450 mm –– 0,515 mm0,515 mm

(*) plantas que perdem suas folhas em determinadas épocas do ano

VegetaVegetaççãoãoAssinatura espectral da vegetação fotossinteticamente ativa

LANDSAT 5 LANDSAT 5 ––TMTM (2)(2)

Banda 2 Banda 2 (Verde)(Verde)

�� Qualidade da Qualidade da ááguagua

�� Boa penetraBoa penetraçção em corpos ão em corpos dd’á’água gua

�� Grande sensibilidade Grande sensibilidade àà presenpresençça a de sedimentos em suspensãode sedimentos em suspensão

�� Estradas e Estradas e ááreas urbanasreas urbanas

�� Mapeamento de Mapeamento de vegetavegetaççãoão

�� Maior reflectância dos canais do Maior reflectância dos canais do visvisíívelvel

�� LabLab: Nuvens (??): Nuvens (??)

Banda 3 Banda 3 (Vermelho)(Vermelho)

�� EspEspéécies vegetais (cies vegetais (absorabsorçção ão da clorofilada clorofila))

�� VegetaVegetaççãoão verde densa verde densa uniforme apresenta absoruniforme apresenta absorçção ão (= (= fica mais escurafica mais escura))

�� DiferenciaDiferenciaçção dos tipos de ão dos tipos de cobertura vegetalcobertura vegetal

�� Uso do soloUso do solo

�� Mapeamento da Mapeamento da mancha urbanamancha urbanainclusive novos loteamentosinclusive novos loteamentos

�� Contraste vegetaContraste vegetaçção x ão x áárea rea urbanaurbana

LANDSAT 5 LANDSAT 5 ––TMTM (4) [(4) [AA]]

Banda 4 (IV prBanda 4 (IV próóximo)ximo)�� Delineamento de Delineamento de corpos corpos

d'd'ááguagua ((ficam mais escurosficam mais escuros))�� Mapeamento da Mapeamento da rede de rede de

drenagemdrenagem

�� Levantamento da biomassa Levantamento da biomassa ((pico da vegetapico da vegetaçção sadiaão sadia))�� VegetaVegetaçção verde e densaão verde e densa

reflete muito nesta banda reflete muito nesta banda ((= = fica mais clarafica mais clara))

�� Sensibilidade Sensibilidade àà rugosidade da rugosidade da copa das florestascopa das florestas

�� SeparaSeparaçção de ão de ááreas com reas com eucaliptos e eucaliptos e pinuspinus

Energia refletida por plantas verdesVegetaVegetaçção (2)ão (2)

LANDSAT 5 LANDSAT 5 ––TMTM (4) [(4) [BB]]

Banda 4 (IV prBanda 4 (IV próóximo)ximo)

�� ÉÉ posspossíível mapearvel mapear::�� ÁÁreas ocupadas com reas ocupadas com

vegetavegetaçção queimadaão queimada�� ÁÁreas com aguapreas com aguapééss�� ÁÁreas com agriculturareas com agricultura

�� Sensibilidade Sensibilidade àà morfologia morfologia do terrenodo terreno�� Mapeamento Mapeamento

geomorfolgeomorfolóógico e feigico e feiçções ões geolgeolóógicasgicas

Vegetação no Visível

Vegetação no Infravermelho

Reflectância Reflectância dada VegetaVegetaççãoão (1)(1)Aula

Sistemas Sensores

• `` Foto normalFoto normal

Foto InfravermelhoFoto Infravermelho

Reflectância da Vegetação (2)Aula

Sistemas Sensores

Banda 5 (IV mBanda 5 (IV méédio)dio)

�� Umidade da vegetaUmidade da vegetaçção e ão e solosolo (ou estresse h(ou estresse híídrico) drico)

�� Sensibilidade ao teor de Sensibilidade ao teor de umidade das plantasumidade das plantas

�� Esta banda sofre Esta banda sofre perturbaperturbaçções se ocorrer ões se ocorrer chuva antes da obtenchuva antes da obtençção da ão da cena cena

�� DiferenciaDiferenciaçção entre ão entre nuvemnuvem e e neveneve

�� Mapeamento de rios e Mapeamento de rios e corpos corpos dd´́ááguagua

�� LabLab: vias e solo exposto : vias e solo exposto (??)(??)

VegetaVegetaççãoãoAssinatura espectral da vegetação fotossinteticamente ativa

Água: Nuvens

0,38 a 2,5 µµµµm: altíssima reflectância

Água: Neve0,4 a 0,7 µµµµm = alta reflectância 0,7 a 1,2 µµµµm: decréscimo rápido 1,4 a 2,5 µµµµm: baixa reflectância

LANDSAT 5 LANDSAT 5 ––TMTM ((77))

Banda 7 (IV mBanda 7 (IV méédio)dio)�� Estudo de rochas e Estudo de rochas e

mineriasminerias�� IdentificaIdentificaçção de mineraisão de minerais

�� Umidade do solo e Umidade do solo e vegetavegetaççãoão�� Mapeamento hidrotermalMapeamento hidrotermal

�� Geomorfologia, solos e Geomorfologia, solos e GeologiaGeologia�� Sensibilidade Sensibilidade àà morfologia morfologia

do terrenodo terreno

Assinatura Espectral: Curvas de Assinatura Espectral: Curvas de ReflectânciaReflectância espectralespectralpara fenômenos para fenômenos urbanosurbanos--periurbanosperiurbanosna região espectral de 400 na região espectral de 400 –– 2500 2500 nmnm

Aula 03: Sistemas sensores

SolosSolosAssinatura Espectral de solos variam Assinatura Espectral de solos variam bastante, em funbastante, em funçção de: tipos de solos; ão de: tipos de solos; teor de umidade; teor de matteor de umidade; teor de matééria ria orgânica etc.orgânica etc.

LANDSAT 5 LANDSAT 5 ––TMTM ((66))

Banda 6 (IV distante / Banda 6 (IV distante / termal)termal)

�� Propriedades termais dos Propriedades termais dos solos e rochassolos e rochas�� Sensibilidade aos fenômenos Sensibilidade aos fenômenos

termais e contrastes ttermais e contrastes téérmicosrmicos

�� Propriedades termais dos solosPropriedades termais dos solos

�� Mapeamento de Mapeamento de estresse estresse ttéérmicormico em vegetaem vegetaççãoão

�� Correntes marinhasCorrentes marinhas

Combinação de bandas -R(5)G(4)B(3)

AquisiAquisiçção de dados: ão de dados: componentes bcomponentes báásicossicos

Adaptado de W.J. Adaptado de W.J. KaufmannKaufmann,,””UniverseUniverse””

Aula de Sensoriamento Remoto:Aula de Sensoriamento Remoto:

Conceitos BConceitos Báásicossicos

O E. E. e a energia do FO E. E. e a energia do Fóóton da Luz Viston da Luz Visíível (1)vel (1)

Aula : Aula : Sistemas Sensores Sistemas Sensores

O E. E. e a energia do FO E. E. e a energia do Fóóton da Luz Viston da Luz Visíível (2)vel (2)Aula : Aula :

Sistemas Sensores Sistemas Sensores

(B) (B) InteraInteraçções da Energia na Atmosferaões da Energia na Atmosfera

(C) (C) InteraInteraçções da Energia na Superfões da Energia na Superfíície da Terracie da Terra

AbsorAbsorçção ão da E.E. do da E.E. do

Sol Sol incidente incidente na região na região de 0,1 a de 0,1 a 3,0 3,0 µµmm

(B) (B) InteraInteraçções da Energia na Atmosferaões da Energia na Atmosfera

(C) (C) InteraInteraçções da Energia na Superfões da Energia na Superfíície da Terracie da Terra

Aula : Aula : Sistemas sensores Sistemas sensores

AquisiAquisiçção de dados: componentes bão de dados: componentes báásicos.sicos.

�� Alvo/superfAlvo/superfíície terrestrecie terrestre

Assinatura EspectralAssinatura Espectral: intensidade : intensidade relativa com que cada corpo relativa com que cada corpo reflete ou emite a reflete ou emite a REM REM ((radiaradiaçção ão eletromagneletromagnéética)tica) nos diversos nos diversos comprimentos de onda comprimentos de onda

((curvas de curvas de reflectânciareflectância x x comprimento de ondacomprimento de onda))

Aula de Sensoriamento Remoto: Aula de Sensoriamento Remoto:

Comportamento Comportamento Espectral de Alvos (1)Espectral de Alvos (1)

��O que O que éé ??��ÉÉ o estudo da Reflectância de alvos o estudo da Reflectância de alvos

(objetos) como a vegeta(objetos) como a vegetaçção, solos, ão, solos, minerais e rochas, minerais e rochas, áágua gua

��Ou seja:Ou seja:��ÉÉ o estudo da interao estudo da interaçção da REM com as ão da REM com as

substâncias da superfsubstâncias da superfíície terrestre cie terrestre

�� O conhecimento do comportamento espectral de O conhecimento do comportamento espectral de alvos não alvos não éé importante somente para a extraimportante somente para a extraçção ão de informade informaçções de imagens obtidas do SRões de imagens obtidas do SR

�� ÉÉ importante tambimportante tambéém para a prm para a próópria definipria definiçção:ão:�� De novos sensoresDe novos sensores�� Do tipo de prDo tipo de préé--processamento a que devem ser processamento a que devem ser

submetidos os dados brutossubmetidos os dados brutos�� Da forma de aquisiDa forma de aquisiçção dos dadosão dos dados

�� Geometria de coleta dos dadosGeometria de coleta dos dados�� FreqFreqüüênciaência�� Altura do imageamentoAltura do imageamento�� ResoluResoluçção limiteão limite

��Quando Quando éé selecionado, por ex., a selecionado, por ex., a melhor combinamelhor combinaçção de canais e filtros ão de canais e filtros para a composipara a composiçção colorida, deveão colorida, deve--se se conhecer o comportamento espectral conhecer o comportamento espectral do alvo de nosso interessedo alvo de nosso interesse

��Senão, correSenão, corre--se o risco de desprezar se o risco de desprezar faixas espectrais de grande faixas espectrais de grande significância na sua discriminasignificância na sua discriminaççãoão

�� Quanto maior a gama de opQuanto maior a gama de opçções, em ões, em termos de canais (resolutermos de canais (resoluçção espectral), ão espectral), maior sermaior seráá a capacidade discriminata capacidade discriminatóória ria do sensordo sensor

�� A resoluA resoluçção espectral pode ser ão espectral pode ser decisiva para a capacidade decisiva para a capacidade discriminatdiscriminatóória dos alvosria dos alvos

SeleSeleçção de ão de varivariááveis veis

biofbiofíísicas e sicas e hhííbridas bridas ––

Potencial dos Potencial dos sistemas de sistemas de

Imagem Imagem HiperespectralHiperespectral

Grande nGrande núúmero de bandas de largura estreitamero de bandas de largura estreita

Cada pixel da imagem possui uma assinatura Cada pixel da imagem possui uma assinatura espectral correspondenteespectral correspondente

Dados espectrais são Dados espectrais são usados para identificar:usados para identificar:

�� materiais e objetosmateriais e objetos

�� espespéécies vegetaiscies vegetais

�� sasaúúde da vegetade da vegetaççãoão

�� impacto ambientalimpacto ambiental

�� qualidade da qualidade da áágua, etc.gua, etc.

AtAtéé 288 bandas 288 bandas espectrais podem ser espectrais podem ser gravadas por pixel.gravadas por pixel.

Palestra SMABC

Importância do Importância do HiperespectralHiperespectral (1)(1)

Por que Imagens Por que Imagens HiperespectraisHiperespectrais são são importantes?importantes?

�� ResoluResoluçção espectral ão espectral éé mandatmandatóória ria para a maioria das anpara a maioria das anáálises.lises.

�� As caracterAs caracteríísticas de absorsticas de absorçção ão espectral são informaespectral são informaçções valiosas ões valiosas para a maioria das aplicapara a maioria das aplicaçções.ões.

44 Bandas Bandas EspectraisEspectrais

1616 Bandas Bandas HiperespectraisHiperespectrais

Palestra SMABC

Importância do Importância do

HiperespectralHiperespectral (2)(2)

Palestra SMABC

Importância do Importância do HiperespectralHiperespectral (3)(3)Palestra SMABC

Aula: Aula: Sistemas Sensores Sistemas Sensores

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE A ÕES ENTRE A VEGETAVEGETAÇÇÃOÃO

E OS COMPRIMENTOS DE ONDAE OS COMPRIMENTOS DE ONDA

VISVISÍÍVEL, I. V. PRVEL, I. V. PRÓÓXIMO E I. V. MXIMO E I. V. MÉÉDIODIO

VegetaVegetaçção (1)ão (1)

Assinatura espectral da vegetação fotossinteticamente ativa

Curva espectral da vegetaCurva espectral da vegetaçção (1) ão (1)

�� AtAtéé 0,70,7µµm m –– reflectância baixa ( reflectância baixa ( ρ<ρ<0,2 ) 0,2 ) ––absorabsorçção da radiaão da radiaçção incidente pelos ão incidente pelos pigmentos da plantapigmentos da planta

�� 0,70,7µµm a 1,3m a 1,3µµm m –– alta reflectância da alta reflectância da vegetavegetaçção (0,3<ão (0,3<ρ<ρ<0,4) 0,4) –– interferência da interferência da estrutura celularestrutura celular

�� 1,31,3µµm a 2,5m a 2,5µµm m –– a reflectância a reflectância éédominada pelo contedominada pelo conteúúdo de do de áágua das gua das folhas.folhas.

Curva espectral da vegetaCurva espectral da vegetaçção (2) ão (2)

��0,580,58µµm m -- reflectância responsreflectância responsáável pela vel pela perceppercepçção da cor verde da vegetaão da cor verde da vegetaçção ão

��1,41,4µµm e 1,95 m e 1,95 µµm m -- são dois msão dois mááximos de ximos de absorabsorçção de ão de ááguagua�� Correspondem tambCorrespondem tambéém as bandas de m as bandas de

absorabsorçção atmosfão atmosfééricarica

Energia refletida por plantas verdesVegetaVegetaçção (2)ão (2)

Interferências:Interferências:Solo subjacente, elevaSolo subjacente, elevaçção do sol e do sensor, ângulo azimutal do solão do sol e do sensor, ângulo azimutal do sol

e do sensor, geometria da cobertura vegetal, etc.e do sensor, geometria da cobertura vegetal, etc.

PigmentaPigmentaççãoão(alta absor(alta absorçção)ão)

VisVisíívelvel(0,4 (0,4 -- 0,6 0,6 µµm)m)

ClorofilaClorofila(fotoss(fotossííntese)ntese)

Estrutura fisiolEstrutura fisiolóógicagica(alta reflectância)(alta reflectância)

I.V. PI.V. P(0,6 (0,6 -- 1,3 1,3 µµm)m)

DescontinuidadesDescontinuidadesestruturaisestruturais

Teor de Teor de ááguagua(alta absor(alta absorçção)ão)

I.V.P. a mI.V.P. a méédiodio(0,6 (0,6 -- 2,5 2,5 µµm)m)

AbsorAbsorçção maiorão maiorque reflectânciaque reflectância

EnvelhecimentoEnvelhecimento Azul e vermelhoAzul e vermelho Aumento daAumento dareflectânciareflectância

VegetaVegetaçção (3)ão (3)

A saúde da vegetação é mapeada por:

�Índice de diferença normalizada - NDVI

�Outros índices de vegetação: �EVI (Enhanced Vegetation Index )

�ARVI (Atmospheric Resistance Vegetation Index)

NDVI(Normalized Difference Vegetation Index )

ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA

Introdução (1)

�Os índices de vegetação foram desenvolvidos para o monitoramento da quantidade (distribuição) e qualidade (vigor, saúde) da vegetação nas imagens de satélite

�Reduzem os número de parâmetros nas medições multiespectrais para um único parâmetro.

Introdução (2)

Através da combinação de bandas espectrais, pode-se obter respostas espectrais diferentes, minimizando o efeito de outros fatores como o solo, a luminosidade e a atmosfera.

NDVI (1)

O NDVI é o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada que utiliza, como combinação espectral, duas porções do espectro:

� a região do vermelho� e a região do IV próximo

NDVI (2)

O NDVI é obtido através do seguinte algoritmo:

NDVI = (NIR - RED)(NIR + RED)

onde:NIR = Região do Infravermelho PróximoRED = Região do Vermelho

Fatores que influenciam os valores de NDVI (1)

�Estrutura interna das folhas�Envelhecimento das folhas�Índice de área foliar�Orientação das folhas

Fatores que influenciam os valores NDVI (2)

Características da superfície�orientação da superfície, relevo,

sombra�efeito de background do solo (brilho)

Fatores que influenciam os valores do NDVI (3)

Parâmetros dos sensores�calibragem�perda da sensibilidade com o tempo

Efeito do sol e elevação do sensor�altitude do sensor�elevação do sol�ângulo solar zenital�ângulo de visada�ângulo azimutal

Variáveis Atmosféricas�nuvens �aerossóis�espalhamento ou�absorção da radiação pela atmosfera

Sazonalidade�primavera, verão, outono e inverno

�A sazonalidade é importante devido ao crescimento da planta e conseqüentemente das folhas, umidade do solo e do clima

Aplicações

�Estudos do clima da terra:�Produtividades primárias no oceano -

produção de algas�Acompanhamento de culturas�Áreas urbanas: qualidade habitacional

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE O ÕES ENTRE O SOLOSOLO

Aula : Sistemas Sensores

SolosSolosAssinatura Espectral de solos variam Assinatura Espectral de solos variam bastante, em funbastante, em funçção de: tipos de solos; ão de: tipos de solos; teor de umidade; teor de matteor de umidade; teor de matééria ria orgânica etc.orgânica etc.

Rochas e mineraisRochas e minerais

Folhelhos e Andesitos: 3 regiões distintas

SuperfSuperfíícies cies construconstruíídas ou das ou

urbanizadasurbanizadasConcreto atConcreto atéé 0,6 0,6 µµµµµµµµm =m = baixa reflectânciabaixa reflectância

0,6 a 1,3 0,6 a 1,3 µµµµµµµµm = alta reflectânciam = alta reflectância

Asfalto Asfalto éé semelhante semelhante

ao concreto, ao concreto,

porporéém com m com

nnííveis mais veis mais

baixosbaixos

Assinatura espectral:Assinatura espectral:Asfalto GDS376Asfalto GDS376

Conceitos BConceitos BáásicossicosAssinatura espectral:Assinatura espectral:Asfalto Asfalto TarTar GDS346GDS346

Assinatura espectral:Assinatura espectral:ConcretoConcreto

Teor de umidade,Teor de umidade,textura e estruturatextura e estrutura

VisVisíívelvelI.V.P.I.V.P.I.V.M.I.V.M.

Ex: solo arenosoEx: solo arenosoestrut. fraca, superfestrut. fraca, superfíície lisa,cie lisa,

alto teor de umidade,alto teor de umidade,baixa baixa reflectânciareflectância

MatMatééria orgânicaria orgânica VisVisíívelvelI.V.P.I.V.P.

Teores altos provocamTeores altos provocamredureduçção da ão da reflectânciareflectância

do solodo solo

ÓÓxido de Ferroxido de Ferro VisVisíívelvel(0,5 (0,5 -- 0,7 0,7 µµm)m)

Reflete luz vermelhaReflete luz vermelhaAbsorve luz verdeAbsorve luz verde

((localizalocalizaçção de jazidasão de jazidas))

Obs: a maior parte da energia incidente sobre o solo Obs: a maior parte da energia incidente sobre o solo éé refletida ourefletida ouabsorvida e uma pequena quantidade absorvida e uma pequena quantidade éé transmitida.transmitida.

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE A ÕES ENTRE A ÁÁGUAGUA

ÁÁguaguaComportamento espectral depende do Comportamento espectral depende do estado festado fíísicosico

ÁÁguagua: : LLííquidaquida0,38 a 0,7 0,38 a 0,7 µµµµµµµµm =m = baixa reflectância. baixa reflectância. Acima de 0,7 Acima de 0,7 µµµµµµµµm a m a áágua absorve gua absorve toda a REMtoda a REM

ÁÁguagua: : NuvensNuvens

0,38 a 0,38 a 22,,55 µµµµµµµµm:m: altaltííssimassima reflectânciareflectância

ÁÁguagua: : NeveNeve0,7 a 1,2 0,7 a 1,2 µµµµµµµµm =m = alta reflectância alta reflectância 0,7 a 1,2 0,7 a 1,2 µµµµµµµµm: m: decrdecrééscimo rscimo ráápido pido 1,4 a 2,0 1,4 a 2,0 µµµµµµµµm: baixa reflectânciam: baixa reflectância

ProfundidadeProfundidadeda da ááguagua

VisVisíívelvelI.V.P.I.V.P.

Quanto mais profundoQuanto mais profundomenor a reflexãomenor a reflexão

Materiais suspensosMateriais suspensos(argila, h(argila, húúmus)mus)

VisVisíívelvelI.V.P.I.V.P.

ReflectânciaReflectância eecor da cor da ááguagua

RugosidadeRugosidade VisVisíívelvelI.V.P.I.V.P.

SuperfSuperfíície rugosa:cie rugosa:alta alta reflectânciareflectância

Obs: a maior parte do fluxo radiante incidente sobre a Obs: a maior parte do fluxo radiante incidente sobre a áágua, não gua, não éérefletido, mas sim absorvido ou transmitido. refletido, mas sim absorvido ou transmitido.

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE A ÕES ENTRE A SUPERFSUPERFÍÍCIECIE

DA TERRADA TERRA E OS COMPRIMENTOSE OS COMPRIMENTOS

DE ONDA DO DE ONDA DO I. V. TERMALI. V. TERMAL

Infravermelho Termal (3,0 Infravermelho Termal (3,0 -- 5,0 5,0 µµm)m)

Mede a temperatura irradiante do objetoMede a temperatura irradiante do objeto

DependeDepende

�� Emissividade: capacidade de absorEmissividade: capacidade de absorçção e irradiaão e irradiaçção de calorão de calor

�� Temperatura cinTemperatura cinéética: diretamente medida (termômetro)tica: diretamente medida (termômetro)

�� Propriedades termais: distribuiPropriedades termais: distribuiçção do calor em um objetoão do calor em um objeto

�� Taxa de aquecimento: capacidade de absorTaxa de aquecimento: capacidade de absorçção de calorão de calor

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE A ÕES ENTRE A VEGETAVEGETAÇÇÃOÃO

DO DO I. V. TERMALI. V. TERMAL

VEGETAVEGETAÇÇÃOÃO

ReRe--emissão I.V.T.emissão I.V.T.AbsorAbsorçção no visão no visíívelvel

irradiairradiaçção controlada por 4 fatoresão controlada por 4 fatores

irradiairradiaççãoãodo solodo solo

Ângulo Ângulo do sensordo sensor

CoberturaCoberturavegetalvegetal

Teor de Teor de umidadeumidade

Ti = Ti = TsTs + Tf+ TfSensor verticalSensor vertical

alta Tialta Ti(solo + vegeta(solo + vegetaçção)ão)

Determina aDetermina aemissividadeemissividade

folhas folhas úúmidas > Emidas > E

Ti = temperatura de Ti = temperatura de irradiânciairradiância; ; TsTs = temperatura do solo;= temperatura do solo;Tf = temperatura da folhagem;Tf = temperatura da folhagem; E = emissividade;E = emissividade;

INTERAÇÕES ENTRE O SOLO

E ENTRE A ÁGUA

E O I. V. TERMAL

Teor de umidadeTeor de umidade

Temperatura de Temperatura de irradiânciairradiância do solodo solo

Ex: solos Ex: solos úúmidosmidosfrios de diafrios de dia

quentes quentes àà noitenoite

Temperatura de Temperatura de irradiânciairradiância da da ááguagua

Propriedades termaisPropriedades termais Baixa durante o diaBaixa durante o diaElevada Elevada àà noitenoite

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE ÕES ENTRE

A A SUPERFSUPERFÍÍCIE DA TERRACIE DA TERRA

E AS E AS MICROONDAMICROONDASS

Rugosidade da superfRugosidade da superfííciecie

Comprimento de ondaComprimento de ondamicroondasmicroondas

Ângulo deÂngulo deincidênciaincidência

Muito longosMuito longos Muito curtosMuito curtos

SuperfSuperfíície lisacie lisa SuperfSuperfíície rugosacie rugosa

SuperfSuperfííciecielisalisa

SuperfSuperfííciecierugosarugosa

ÂnguloÂngulobaixobaixo

ÂnguloÂnguloAltoAlto

PoucaPoucainfluênciainfluênciado ângulodo ângulo

ReflectânciaReflectânciaespecularespecular

ReflectânciaReflectânciadifusadifusa

AltoAltoretornoretorno

BaixoBaixoretornoretorno

RetornoRetornosimilarsimilar

CondutibilidadeCondutibilidadeda superfda superfííciecie

PropriedadesPropriedadeseleléétricastricas

AltaAltareflectânciareflectância

Teor de umidade Teor de umidade das plantas e do solodas plantas e do solo

INTERAINTERAÇÇÕES ENTRE ÕES ENTRE

A A VEGETAVEGETAÇÇÃOÃO

E AS E AS MICROONDASMICROONDAS

RugosidadeRugosidade

Depende do tamanho,Depende do tamanho,forma, orientaforma, orientaççãoão

e quantidade de folhase quantidade de folhas

Comprimento de ondaComprimento de ondaângulo de incidênciaângulo de incidência

polarizapolarizaççãoão

ÉÉ evidente em imagensevidente em imagensde comprimento dede comprimento de

onda baixoonda baixo

Geradas e captadasGeradas e captadasem altos ângulos deem altos ângulos de

incidênciaincidência

CondutibilidadeCondutibilidade

Normalmente alta, varia com o teor de umidadeNormalmente alta, varia com o teor de umidadenas plantas e no solonas plantas e no solo

INTERAÇÕES ENTRE O SOLO

E ENTRE A ÁGUA

E AS MICROONDAS

SoloSolorugosidaderugosidade

condutibilidadecondutibilidade

Retornam sinais fracos Retornam sinais fracos ou moderados (quandoou moderados (quando

captados em baixo ângulo)captados em baixo ângulo)

SubsoloSubsolo PenetraPenetraççãoãomaiormaior

ângulo de incidência baixo,ângulo de incidência baixo,comprimento de onda longo,comprimento de onda longo,teor de umidade baixoteor de umidade baixo

ÁÁgua gua Reflexão especularReflexão especular(não retorna o sinal)(não retorna o sinal)

Aparece como uma Aparece como uma ááreareapreta na imagempreta na imagem

Bibliografia (1)Bibliografia (1)

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��SPOTSPOThttp://pt.wikipedia.org/wiki/Spot_(http://pt.wikipedia.org/wiki/Spot_(satsat%C3%A9lites)%C3%A9lites)

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