ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA NA ESCALA 1:250.000 … KRUMBIEGEL.pdf · 3.3.4) Aplicação das Bandas...
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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PRÓ-REITORIA DE PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO DIRETORIA DE PROJETOS ESPECIAIS PROJETO A VEZ DO MESTRE ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA NA ESCALA 1:250.000 UTILIZANDO IMAGENS DE SATÉLITE LANDSAT MAURÍCIO KRUMBIEGEL PROFª. MARIA ESTHER RIO DE JANEIRO, DEZEMBRO DE 2001.
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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PRÓ-REITORIA DE PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO
DIRETORIA DE PROJETOS ESPECIAIS PROJETO A VEZ DO MESTRE
ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA NA ESCALA 1:250.000 UTILIZANDO IMAGENS DE SATÉLITE
LANDSAT
MAURÍCIO KRUMBIEGEL
PROFª. MARIA ESTHER
RIO DE JANEIRO, DEZEMBRO DE 2001.
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PRÓ-REITORIA DE PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO
DIRETORIA DE PROJETOS ESPECIAIS PROJETO A VEZ DO MESTRE
ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA NA ESCALA 1:250.000 UTILIZANDO IMAGENS DE SATÉLITE
LANDSAT
MAURÍCIO KRUMBIEGEL
Trabalho Monográfico apresentado como
requisito parcial para obtenção do Grau
de Especialista em Gestão Estratégica e
Qualidade.
RIO DE JANEIRO, DEZEMBRO DE 2001.
Agradeço em primeiro lugar a
Deus, que todos os dias nos
possibilita enfrentar os desafios
da vida, a todos os professores e
colegas de curso, pelo estímulo e
apoio, a minha família, pela
compreensão nas horas
dedicadas ao estudo, e a todas as
demais pessoas que direta e
indiretamente contribuíram para
execução deste projeto.
Dedico este projeto de pesquisa a
todos aqueles que de forma direta
ou indireta estão envolvidos na
melhoria das condições do
ensino, para que no futuro
possamos pensar num Brasil
realmente grande.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS......................................................................................................... i
LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ ii
RESUMO ........................................................................................................................ iii
GLOSSÁRIO................................................................................................................... iv
CAPÍTULO 1......................................................................................................................1
INTRODUÇÃO...............................................................................................................................1
1.1 - Objetivos da Monografia........................................................................................2
1.2 - Justificativa da Monografia ....................................................................................3
CAPÍTULO 2.....................................................................................................................5
PRINCÍPIOS BÁSICOS DO SENSORIAMENTO REMOTO.....................................................5
2.1 - Sensoriamento Remoto..........................................................................................5
2.2 - Origem e Evolução do Sensoriamento Remoto – Um Pouco de História ...............6
2.3 - Radiação Eletromagnética – REM .........................................................................6
2.3.1) Fontes ...................................................................................................7 2.3.2) Espectro Eletromagnético .....................................................................8 2.3.3) Conceitos Radiométricos ......................................................................9
2.4 - Variáveis................................................................................................................10
CAPÍTULO 3...................................................................................................................11
SISTEMAS DE SENSORES .....................................................................................................11
3.1 - Principais Sensores de Alta Resolução Espacial e Espectral ........................11
3.2 - Os Satélites da Série LANDSAT ........................................................................11
3.2.1) Características do Satélite LANDSAT.................................................12 3.2.2) Características Gerais das Imagens LANDSAT.................................13 3.2.3) Níveis de Processamento ...................................................................14
3.2.3.1) Nível 4.......................................................................................14
3.2.3.2) Nível 5.......................................................................................14
3.2.3.3) Nível 6.......................................................................................14
3.2.4) Aplicação das Bandas Espectrais do Satélite LANDSAT ...................15 3.2.5) Produtos ..............................................................................................16
3.2.5.1) Produtos Digitais.......................................................................16
3.3 - Os Satélites da Série SPOT ..............................................................................17
3.3.1) Características do Satélite SPOT........................................................17 3.3.2) Características Gerais das Imagens SPOT ........................................18
3.3.2.2) Cenas com estereoscopia ........................................................19
3.3.3) Níveis de Processamento .................................................................19 3.3.3.1) Nível 1A ....................................................................................19
3.3.3.2) Nível 1B ....................................................................................19
3.3.3.3) Nível 2A ....................................................................................19
3.3.3.4) Nível 2B ....................................................................................19
3.3.3.5) Nível S ......................................................................................20
3.3.4) Aplicação das Bandas Espectrais do Satélite SPOT ..........................20 3.3.4.1) PAN Azul (0,510 – 0,730 µm)...................................................20
3.3.4.2) XS1 Verde (0,500 – 0,590 µm) .................................................20
3.3.4.3) XS2 Vermelho (0,610 – 0,680 µm) ...........................................20
3.3.4.4) XS3 Infravermelho próximo (0,790 – 0,890 µm).......................20
CAPÍTULO 4...................................................................................................................22
PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA .............................22
4.1 - Planejamento.........................................................................................................22
4.1.1) Coleta de Documentos........................................................................22 4.1.2) Aquisição de Imagens .........................................................................22
4.2 - Digitalização da Carta ...........................................................................................23
4.3 - Georreferenciamento.............................................................................................23
4.3.1) Pontos de Controle..............................................................................24 4.3.2) Transformação geométrica .................................................................24 4.3.3) Reamostragem....................................................................................25
4.4 – Melhoria das imagens...........................................................................................25
4.4.1) Realce .................................................................................................25 4.4.2) Processamento de cores.....................................................................26 4.4.3) Componentes principais......................................................................27 4.4.4) Operações Aritméticas ........................................................................28
4.5 - Mosaico e Recorte...............................................................................................28
4.6 - Interpretação .........................................................................................................29
4.7 - Atualização ............................................................................................................30
4.8 - Revisão..................................................................................................................31
4.9 - Finalização ............................................................................................................31
CAPÍTULO 5...................................................................................................................32
CONCLUSÃO..............................................................................................................................32
ANEXO 1 .........................................................................................................................33
LIMITAÇÕES DE ESCALA PARA EXTRAÇÃO E REPRESENTAÇÃO DE FEIÇÕES A PARTIR
DE DIFERENTES SENSORES...................................................................................................33
ANEXO 2 .........................................................................................................................35
SISTEMAS DE SATÉLITES DE IMAGEAMENTO DISPONÍVEIS..............................................35
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................................37
i
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 Comparação do custo médio das imagens LANDSAT, SPOT e
aerofotografias.
Tabela 1.2 O estágio do mapeamento sistemático do território nacional.
Tabela 3.1 Principais características das imagens LANDSAT (TM).
Tabela 3.2 Principais características e aplicações das bandas do sensor (TM)
do satélite LANDSAT 5.
Tabela 3.3 Principais características das imagens SPOT.
ii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Elementos característicos na aquisição de dados.
Figura 2.2 Irradiância.
Figura 2.3 Espectro Eletromagnético.
Figura 4.1 Relação das faixas espectrais do sensor TM e reflectância espectral
dos alvos da superfície terrestre
iii
RESUMO
O presente trabalho aborda, através da componente planimétrica, os
principais aspectos no uso de imagens LANDSAT, em meio digital, na atualização
cartográfica na escala de 1:250.000.
De forma resumida, neste trabalho, discute-se a metodologia em
desenvolvimento no Departamento de Cartografia – DECAR, da Diretoria de
Geociências do IBGE, bem como, a problemática da atualização cartográfica, o
uso das imagens orbitais para o controle ambiental, além do planejamento e a
gama temática que envolve a gestão do território.
iv
GLOSSÁRIO
ANEA Associação Nacional das Empresas de Levantamentos Aeroespaciais
BANDA Faixa Espectral
BIL “Band interleaved by line”
BSQ “Band sequential”
DECAR Departamento de Cartografia
DER Departamento Estadual de Estradas e Rodagem
DNER Departamento Nacional de Estradas e Rodagem
DSG Diretoria do Serviço Geográfico
ENCE Escola Nacional de Ciências e Estatística
ERS “European Radar Satellite”
GPS “Global Positioning System”
HRV “Haute Resolution Visible”
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
IBGE Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IHS Sistemas de Cor – I – “Intensity”, H – “Hue” e S – “Saturation”
MME Mapa Municipal Estatístico
PEC Padrão de Exatidão Cartográfica
REM Radiação Eletromagnética
RGB Sistema de Cor – R – “Red”, G – “Green” e B – “Blue”
PIXEL Menor registro de uma imagem – Elemento da imagem
TIFF “Tagged Information File Format”
TM “Thematic Mapper”
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
Em 1980 foi realizado o censo das NAÇÕES UNIDAS sobre o estado da
cartografia mundial. Esse censo revelou que só 42% do território do planeta
possuía cartas topográficas em escala maior que 1: 125.000, e que somente 2%
desses documentos eram revisados anualmente. Mesmo com todo avanço
tecnológico na área de fotogrametria, esta situação não se modificou através dos
anos.
Tanto na área econômica, como na área social, o mapa é, sem dúvida, o
elemento básico para a elaboração de todo e qualquer projeto, além de ser fonte
natural de informações para os sistemas de geoprocessamento.
Desde obras simples, como a abertura de ruas e avenidas, até as mais
complexas, como a construção de hidrelétricas, túneis e canais de irrigação, todas
necessitam de mapas precisos para que possam ser tecnicamente bem
projetadas e executadas.
A importância do mapa se faz sentir em todos os ramos das atividades
humanas, especialmente no setor público. Como usuário de mapas, o setor
público influencia a administração da cartografia no país, além de ser o grande
provedor de serviços e ter o exercício da ação normalizadora.
No que diz respeito ao monitoramento e à preservação do meio ambiente,
o mapeamento de bacias hidrográficas, a classificação da flora, a avaliação da
vegetação, das queimadas, são operações que não podem ser realizadas sem
mapas adequados.
A aquisição de imagens por sensores operando em nível orbital
proporcionaram grande avanço na obtenção de dados, além de viabilizarem as
aplicações mais sofisticadas, como as questões relacionadas com a composição
da atmosfera, as pesquisas de recursos minerais, processos ambientais, etc.,
parte significativa desse avanço pode ser atribuído a repetitividade no
imageamento de uma área da superfície terrestre e à rapidez na aquisição dos
dados. Todas estas vantagens a um custo muito baixo em comparação àqueles
atribuídos ao vôo fotogramétrico. A relação custo e benefício como demostrado
na tabela 1.1, tem seu maior emprego nas escalas pequenas e médias
(1:1.000.000, 1:100.000 e 1:250.000).
2
Na Tabela 1.1 – Se faz uma comparação do custo de aquisição de
imagens LANDSAT e SPOT que são os dois sistemas orbitais mais usados para
fins cartográficos – com o do vôo fotogramétrico
TABELA 1.1: Custos médios entre imagens LANDSAT, imagens SPOT e aerofotografias.
TIPO
CUSTO R$ / km2
LANDSAT TM5
(Nív. Correção 4)
0,05(*)
SPOT Pancromático
(Nív. Correção 2A)
1,36(*)
SPOT Multiespectral
(Nív. Correção 2A)
1,17(*)
Vôo Fotogramétrico
(Escala 1:70.000)
35,00(**)
FONTE: (*) - SAGRES EDITORA, 1997, p.27 - (**) - ANEA, 1997. NOTA: In: Tese Mestrado, CORREIA, José Duarte,1997,p.4 - IME
1.1 - Objetivos da Monografia
Os principais objetivos para este trabalho podem ser resumidos em:
♦ elaborar cartas a partir de procedimentos digitais de compilação cartográfica,
visando soluções alternativas para o problema da atualização planimétrica do
mapeamento sistemático brasileiro na escala 1: 250.000, através da utilização
de imagens do sistema de sensores da série LANDSAT, sem levar em
consideração os temas toponímia e vegetação;
♦ testar alternativas em que se busca uma atualização cartográfica rápida, eficaz
e de baixo custo na escala de 1: 250.000;
3
1.2 - Justificativa da Monografia
O homem sempre tratou o espaço como algo a ser conquistado e
adaptado às suas necessidades. À medida que avançava sobre os territórios,
transformava grandes extensões da paisagem natural. Cresciam com a ocupação
o nível de complexidade das áreas e a necessidade de organizar o espaço.
O planejamento territorial e a implantação de projetos que envolvam
recursos naturais e meio ambiente não podem ser executados sem a informação
prestada por documentos cartográficos precisos e recentes.
Entre os levantamentos especiais que se fazem necessários para
obtenção dos dados e demais elementos exigidos pelo planejamento e,
conseqüentemente, para o desenvolvimento, destacam-se os que proporcionam
informações básicas, tais como: recursos hídricos, população, solos e etc.
O estágio atual do mapeamento sistemático brasileiro indica que foram
concluídas em torno de 80,72% das folhas necessárias para a representação do
Território Nacional na escala 1: 250.000. Deste percentual, em torno de 98%, é de
produção anterior a 1990.
ANDRADE e ROSENHOLM, (1993, p. 586) e KIHLBLOM e ANDRADE,
(1993, p.368) afirmam que a forma mais econômica e rápida de atualização
cartográfica, no que tange à sua componente planimétrica, se faz pelo uso de
imagens orbitais. Naturalmente, ainda que não se consiga extrair todas as
informações necessárias das mesmas, a maioria das feições lineares são bem
identificáveis.
A Tabela 1.2 nos mostra o estágio atual em que se encontra o
Mapeamento Sistemático do Território Nacional. A DSG e o IBGE foram,
praticamente, os responsáveis por toda a produção.
4
TABELA 1.2: Situação do Mapeamento Sistemático Brasileiro.
ESCALA
FOLHAS MAPEADAS
Nº Ano (*) % do Total
1:1.000.000
46
1980
100,00
1:500.000 68 1965 36,90
1:250.000 444 1985 80,72
1:100.000 2.289 1982 75,39
1:50.000 1.647 1977 13,9
1:25.000 492 1985 1,01
FONTE: IBGE, Setembro de 1997. (*) - Ano de referência (aproximado) em que se completaram 2/3 do Nº de Folhas Mapeadas
NOTA: In: Tese Mestrado, CORREIA, José Duarte,1997,p.1 - IME
5
CAPÍTULO 2
PRINCÍPIOS BÁSICOS DO SENSORIAMENTO REMOTO
2.1 - Sensoriamento Remoto
A história do sensoriamento remoto está fortemente ligada ao uso militar.
A partir de necessidades militares provenientes das grandes guerras mundiais, os
métodos de sensoriamento remoto sofreram uma incrível evolução tecnológica na
observação da superfície terrestre.
Atualmente, por conta do panorama internacional, sem a polarização da
guerra fria, diversas informações deixaram de ser segredos estratégicos e se
tornaram públicas, inclusive dados coletados por programas militares.
O sensoriamento remoto é a tecnologia que permite a obtenção de
informações sobre um objeto, sem que haja para isso contato físico com o
mesmo, através de instrumentos chamados sensores. Tais equipamentos são
capazes de coletar a energia proveniente do objeto, convertê-la em um sinal
passível de ser registrado e representá-la de forma adequada.
O tipo de energia utilizada nesta transferência, e seu correspondente
sensor pode ser resumida nos seguintes itens. Por exemplo:
♦ ELETROMAGNÉTICA – RADIÔMETRO
♦ ACÚSTICA – SONAR
♦ GRAVITACIONAL – GRAVÍMETRO
A grande maioria das técnicas de sensoriamento remoto utiliza a radiação
eletromagnética ( REM ) como fonte de energia, pois todo e qualquer objeto, com
uma temperatura superior ao zero absoluto, é capaz de emitir a radiação
eletromagnética com determinada intensidade e comprimento de onda.
Desta forma, os diferentes objetos naturais ou artificiais, existentes na
superfície terrestre, devido às características químicas e físicas de sua
composição, podem emitir, refletir, transmitir ou absorver seletivamente essa
radiação.
6
2.2 - Origem e Evolução do Sensoriamento Remoto – Um Pouco de História
A história do sensoriamento remoto é assunto bastante diversificado.
Alguns autores colocam que à sua origem está estritamente vinculada ao uso
militar.
A necessidade de informações na área militar remota aos primeiros
tempos.
“Conta a Bíblia que o Senhor ordenou a Moisés que antes de
entrar em CANAÃ, a terra prometida, enviasse um grupo de doze espias
para observar os povos que ali habitavam. Deveriam coletar diversos
tipos de informações tal como fazemos hoje ( as cidades, a terra, as
árvores ). Assim fizeram e notificaram a Moisés sobre a terra onde
verdadeiramente manava leite e mel, conforme a promessa1.”
Outros dividem a história em dois períodos. De 1860 a 1960 (Fotografias
Aéreas). Em 1859 o fotógrafo e balonista francês, Gaspard Felix Tournachon,
mais conhecido como Nadar, realizou os primeiros, levantamentos aéreos, a partir
de um balão, e de 1960 até os dias de hoje, o período é caracterizado pela
variedade de sistemas de sensores, utilizados na observação da superfície
terrestre.
2.3 - Radiação Eletromagnética – REM
Sempre que se realiza trabalho, algum tipo de energia deve ser
transferida de um corpo ao outro, ou de um local ao outro no espaço.
De todas as possíveis formas de energia, é a energia radiante ou a
energia eletromagnética de especial importância ao sensoriamento remoto, a
única que não necessita de um meio material para se propagar.
O exemplo de energia radiante mais familiar, e de maior importância, é a
energia solar, que se propaga pelo espaço vazio desde o Sol até a Superfície
Terrestre.
1 Revista Fator Gis Ago / Set / Out / 97 – pág.53
7
FIGURA 2.1 – Elementos característicos na aquisição de dados FONTE: Apostila Sensoriamento Remoto - INPE
2.3.1) Fontes
O sol é a principal fonte de energia eletromagnética disponível para o
sensoriamento remoto da superfície terrestre. A superfície aparente do sol é
conhecida por fotosfera, e a energia irradiada pela fotosfera é a principal fonte de
radiação eletromagnética no sistema solar.
FIGURA 2.2 – Irradiância FONTE: Apostila Sensoriamento Remoto - INPE
8
2.3.2) Espectro Eletromagnético
A faixa de comprimento de onda ou freqüência, em que se pode encontrar
a REM, é praticamente ilimitada. Na fase atual, com a tecnologia que se dispõe,
gera-se ou detecta-se a REM em comprimentos de onda de 10E8 a 10E-15
metros.
Pode-se esquematizar a distribuição da REM de acordo com seu
comprimento de onda, no que se denomina de “Espectro Eletromagnético”.
A denominação de faixas, canais ou bandas refere-se aos intervalos do
espectro para os quais um determinado sistema sensor é capaz de obter dados
sobre a superfície terrestre.
FIGURA 2.3 – Espectro Eletromagnético FONTE: Apostila Sensoriamento Remoto - INPE
2.3.2.1) Faixas do Espectro
O espectro eletromagnético é geralmente apresentado por intervalos ou
faixas, representando regiões que possuem características peculiares em termos
dos processos físicos geradores de energia em cada faixa, ou dos mecanismo de
detecção desta energia. Embora os limites de cada faixa não sejam bem
definidos, as seguintes regiões podem ser destacadas:
♦ Ondas de rádio: baixas freqüências e grandes comprimentos de onda. As
ondas eletromagnéticas nesta faixa são utilizadas para comunicação a longa
9
distância, pois, além de serem pouco atenuadas pela atmosfera, são refletidas
pela ionosfera, propiciando uma propagação de longo alcance.
♦ Microondas: Nesta faixa de comprimentos de onda pode-se construir
dispositivos capazes de produzir feixes de radiação eletromagnética,
altamente concentrados, chamados radares. Sofre pouca atenuação pela
atmosfera, ou nuvens, propiciando uma excelente alternativa para o uso de
sensores de microondas em qualquer condição de tempo.
♦ Infravermelha: de grande importância para o Sensoriamento Remoto. A
radiação I.V. é facilmente absorvida pela maioria das substâncias (efeito de
aquecimento).
♦ Visível: é definida como a radiação capaz de produzir a sensação da visão
para o olho humano normal. Importante para o Sensoriamento Remoto, pois
imagens obtidas nesta faixa, geralmente, apresentam excelente correlação
com a experiência visual do intérprete.
♦ Ultravioleta: As películas fotográficas são mais sensíveis à radiação
ultravioleta, que a luz visível. Usada para detecção de minerais por
luminescência e poluição marinha. Sofre forte atenuação atmosférica, que se
apresenta um grande obstáculo a sua utilização.
♦ Raios X: São gerados, predominantemente, pela parada ou freamento de
elétrons de alta energia. Por se constituir de fótons de alta energia, os raios - X
são altamente penetrantes, sendo uma poderosa ferramenta em pesquisa
sobre a estrutura da matéria.
♦ Raios-GAMA: são os raios mais penetrantes das emissões de substâncias
radioativas. Não existe, em princípio, limite superior para a freqüência das
radiações gama, embora ainda seja encontrada uma faixa superior de
freqüência para a radiação conhecida como raios cósmicos.
2.3.3) Conceitos Radiométricos
O sensoriamento remoto tem como base tecnológica a detecção das
alterações sofridas pela radiação eletromagnética quando esta interage com os
componentes da superfície terrestre.
10
Para podermos avaliar a interação da radiação eletromagnética com o
objeto, é necessário que sejam realizadas algumas medições que nos informe a
quantidade de energia:
♦ produzida pela fonte,
♦ atenuada pelo meio e
♦ absorvida pelo objeto.
De posse dessas informações, podemos definir que a radiometria tem,
como objetivo, medir a energia radiante.
2.4 - Variáveis
O número de informações de uma imagem de sensoriamento remoto está
condicionado a um certo número de variáveis, que podem ser agrupadas em três
tipos :
♦ espectrais,
♦ espaciais e
♦ temporais.
A resolução espectral, está relacionada com a largura das bandas
espectrais e o número de canais usados.
A resolução espacial, pode ser medida pela projeção geométrica da área
de um detetor na superfície terrestre.
A resolução temporal, se relaciona com o intervalo de tempo medido entre
uma aquisição e outra de imagens.
11
CAPÍTULO 3
SISTEMAS DE SENSORES
3.1 - Principais Sensores de Alta Resolução Espacial e Espectral
Dentre os sistemas de satélites, dotados de sensores de alta resolução
espacial, podemos destacar o SPOT/HRV, em operação desde 1986, oferecendo
imagens digitais com resolução espacial de 10m, no modo pancromático. Mesmo
essa alta resolução espacial oferecida por esse sistema, se encontra insuficiente
para um maior nível de detalhamento. Por isso, várias empresas passaram a
desenvolver sensores orbitais de resolução espacial situadas entre 1 e 3m. São
satélites de sensoriamento remoto de pequeno porte e peso. O primeiro deles, o
EARLYBIRD, tendo a bordo dois sensores: um pancromático (0,45 – 0,80mm)
com resolução espacial de 3m e outro de modo multiespectral (0,50 – 0,59m) com
resolução espacial de 15m, após o seu lançamento apresentou problemas e não
chegou a fase operacional. O segundo satélite da EARTH WATCH, o
QUICKBIRD, tem a bordo dois sensores: o de modo pancromático (0,45 – 0,80m),
com resolução de 1m e outro multiespectral com 4m de resolução espacial.
Entre os satélites com sensores de alta resolução espectral podemos
destacar o LANDSAT 5 que aumentou a demanda por imagens de alta resolução
espectral.
À medida que os benefícios da alta resolução espectral foram sendo
demostrados surgiram novas empresas de desenvolvimento, operação e
prestação de serviços, baseadas em sensores com essas características.
Uma das áreas tecnológicas do sensoriamento remoto ainda em
desenvolvimento é a do sistema orbitais de radares imageadores, que operam na
porção do espectro eletromagnético denominada microondas. Podendo ser citado
como exemplo aquele operando a bordo do satélite japonês JER-1 lançado em
1992, levando abordo o sensor (SAR), e o RADARSAT, lançado em 1995,que
também vem contribuindo para o grande avanço tecnológico na área de
sensoriamento remoto.
3.2 - Os Satélites da Série LANDSAT
12
3.2.1) Características do Satélite LANDSAT
A imagem digital pode ser vista como uma
matriz de x linhas e y colunas com cada elemento
possuindo um atributo z (nível de cinza). No caso
das imagens geradas pelo LANDSAT essas
imagens possuem em torno de 6.550 por 6.550
elementos, o que significa dizer 42 milhões de
“pixels“ para cada banda.
O satélite LANDSAT 5 foi lançado em 01 de Março de 1984 e continua em
operação após 15 anos, funcionando em órbita equatorial, a 705 km de altitude. O
sensor TM (“Thematic Mapper“), a bordo do satélite LANDSAT 5, faz o
imageamento da superfície terrestre produzindo imagens com 185 Km de largura
no terreno, com resolução espacial de 30 metros. A repetitividade na obtenção de
imagens de uma mesma área da superfície terrestre é de 16 dias.
13
3.2.2) Características Gerais das Imagens LANDSAT
TABELA 3.1 – Principais características das imagens do sensor TM ( Thematic Mapper )
SENSOR TM - (Thematic Mapper)
Resolução Geométricas
bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 (*)
banda 6 (*)
30 metros
120 metros
Bandas Espectrais
Azul (0,450 - 0,520 µm)
Verde (0,520 - 0,600 µm)
Vermelho (0,630 - 0,690 µm)
Infravermelho próximo (0,760 - 0,900 µm)
Infravermelho médio (1,550 - 1,750 µm)
Infravermelho termal (10,40 - 12,50 µm)
Infravermelho médio (2,080 - 2,350 µm)
Quantização 8 bits / pixel
Tamanho da imagem ( full frame ) 6000 linhas X 6000 colunas
Tamanho mínimo da imagem 185 X 185 km
Altitude (*) 705 Km
Velocidade (*) 7,7Km/Seg
Tempo de obtenção de uma cena (*) 24seg
Peso (*) 2 ton
FONTE: INTERSAT (*) INPE
Cada cena produzida através do satélite LANDSAT 5 recobre uma área
de 185 X 185 Km e pode ser subdividida em quadrantes com 92 X 92 Km ou sub-
quadrantes com 46 X 46 Km, sobre todo território nacional e países vizinhos.
14
O sensor TM coleta as informações na região do espectro
eletromagnético entre 0,450 a 2,350 µm, faixa do visível, infravermelho próximo e
infravermelho médio, separadas em seis bandas (1,2,3,4,5 e 7) com resolução
espacial de 30 metros (cada “pixel“ representa 0,09 ha). Coletando ainda,
informações na região do espectro eletromagnético entre 10.400 a 12.500 µm,
faixa do infravermelho distante ou termal, a partir de uma banda (6) com
resolução espacial de 120 metros (cada “pixel“ representa 1,4 ha). O satélite
LANDSAT 5 armazena os dados de cada banda em 256 níveis de cinza.
3.2.3) Níveis de Processamento
3.2.3.1) Nível 4
Consiste de uma reamostragem ao longo das linhas, para remover as
variações do movimento do espelho do satélite e alinhar os “pixels“.
3.2.3.2) Nível 5
Consiste de reamostragem nas duas direções e a aplicação de uma
projeção cartográfica utilizando o algoritmo de reamostragem "vizinho mais
próximo“.
3.2.3.3) Nível 6
Consiste de reamostragem nas duas direções e a aplicação de uma
projeção cartográfica utilizando o algoritmo de reamostragem "convolução
cúbica".
15
3.2.4) Aplicação das Bandas Espectrais do Satélite LANDSAT
A Tabela 3.2 - apresenta as principais características e aplicações das
bandas do satélite LANDSAT 5 (TM), com respectivo intervalo espectral.
TABELA 3.2- Principais características e aplicações das bandas TM do satélite LANDSAT 5
Banda Intervalo espectral (µm)
Principais características e aplicações
1 (0,45 - 0,52)
Apresenta grande penetração em corpos de água, com elevada transparência, permitindo estudos batimétricos. Sofre absorção pela clorofila e pigmentos fotossintéticos auxiliares (carotenóides). Apresenta sensibilidade a plumas de fumaça oriundas de queimadas ou atividade industrial. Pode apresentar atenuação pela atmosfera.
2 (0,52 - 0,60) Apresenta grande sensibilidade à presença de sedimentos em suspensão, possibilitando sua análise em termos de quantidade e qualidade. Boa penetração em corpos de água.
3 (0,63 - 0,69)
A vegetação verde, densa e uniforme, apresenta grande absorção, ficando escura, permitindo bom contraste entre as áreas ocupadas com vegetação (ex.: solo exposto, estradas e áreas urbanas). Apresenta bom contraste entre diferentes tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e floresta). Permite análise da variação litológica em regiões com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da drenagem através da visualização da mata galeria e entalhe dos cursos dos rios em regiões com pouca cobertura vegetal. É a banda mais utilizada para delimitar a mancha urbana, incluindo identificação de novos loteamentos. Permite a identificação de áreas agrícolas.
4 (0,76 - 0,90)
Os corpos de água absorvem muita energia nesta banda e ficam escuros, permitindo o mapeamento da rede de drenagem e delineamento de corpos de água. A vegetação verde, densa e uniforme, reflete muita energia nesta banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta sensibilidade à rugosidade da copa das florestas (dossel florestal). Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo a obtenção de informações sobre Geomorfologia, Solos e Geologia. Serve para análise e mapeamento de feições geológicas e estruturais. Serve para separar e mapear áreas ocupadas com pinus e eucalipto. Serve para mapear áreas ocupadas com vegetação que foram queimadas. Permite a visualização de áreas ocupadas com macrófitas aquáticas (ex.: aguapé). Permite a identificação de áreas agrícolas.
5 (1,55 - 1,75)
Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo para observar estresse na vegetação, causado por desequilíbrio hídrico. Esta banda sofre perturbações em caso de ocorrer excesso de chuva antes da obtenção da cena pelo satélite.
6 (10,4 - 12,5) Apresenta sensibilidade aos fenômenos relativos aos contrastes térmicos, servindo para detectar propriedades termais de rochas, solos, vegetação e água.
7 (2,08 - 2,35)
Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo obter informações sobre Geomorfologia, Solos e Geologia. Esta banda serve para identificar minerais com íons hidroxilas. Potencialmente favorável à discriminação de produtos de alteração hidrotermal.
FONTE: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE
16
3.2.5) Produtos
3.2.5.1) Produtos Digitais
Os quadros abaixo mostram os custos e códigos dos produtos digitais
oferecidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Correções da cena
Número de bandas
Cena inteira 185 x 185 km
Quadrante 92 x 92 km
Código Preço Código Preço 1 TM 29x1 450,00 TM 69x1 400,00 2 TM 29x2 700,00 TM 69x2 450,00 3 TM 29x3 900,00 TM 69x3 550,00
Nível 6 4 TM 29x4 1.150,00 TM 69x4 650,00 5 TM 29x5 1.350,00 TM 69x5 700,00 6 TM 29x6 1.500,00 TM 69x6 850,00 7 TM 29x7 1.700,00 TM 69x7 900,00 3 TM28x3 900,00 TM68x3 550,00
Nível 5 6 TM28x6 1.500,00 TM68x6 850,00 7 TM28x7 1.700,00 TM68x7 900,00 3 TM24x3 900,00 TM64x3 550,00
Nível 4 6 TM24x6 1.500,00 TM64x6 850,00 7 TM24x7 1.700,00 TM64x7 900,00 Substituir o "x" no código do produto por um dos números ou letras abaixo.
Formato CEOS / LTWG
"x" Tipo de fita Densidade/Capacidade 4 BIL 8 mm Exabyte 2 Gbytes 5 BSQ 8 mm Exabyte 2 Gbytes 7 BSQ Streamer 60 Mbytes 8 BIL 4 mm DAT 1 Gbyte 9 BSQ 4 mm DAT 1 Gbyte
Formato FAST
"x" Tipo de fita Densidade/Capacidade D 4 mm DAT 1 Gbyte E 8 mm Exabyte 2 Gbytes F Streamer 60 Mbytes
CD-ROM ISO-9660
"x" Formato Capacidade 6 INPE 600 Mbytes C TIFF 600 Mbytes A Fast 600 Mbytes
17
3.3 - Os Satélites da Série SPOT
3.3.1) Características do Satélite SPOT
O Sistema de Satélite de Observação
da Superfície Terrestre SPOT, foi projetado
pelo CNES (Centre National d'Etudes
Spatiales),França. Os dois satélites em
operação, SPOT 1 e 2 estão funcionando em
órbita circular, inclinada de 80 em relação ao
Norte, a 830 km de altitude, operando através de dois sensores HRV (Haute
Résolution Visible) a bordo de cada satélite, capazes de funcionar de forma
independente, aliada à repetitividade na obtenção de imagens de uma mesma
porção do terreno a cada 26 dias, tem inúmeras aplicações em cartografia Cada
satélite SPOT completa uma volta em torno da Terra a cada 101 minutos,
produzindo imagens com 60 Km de largura sobre a mesma região.
Com a possibilidade de observação vertical, cada sensor HRV pode ser
direcionado de modo a imagear cenas laterais à órbita em que se encontra o
satélite. Esta característica, obtida através da programação do satélite, aumenta a
possibilidade de recobrimento repetitivo em determinada área, diminuindo o
tempo de revisita para até 5 dias. Outra vantagem são as visadas oblíquas, que
possibilitam a formação de pares estereoscópios.
18
3.3.2) Características Gerais das Imagens SPOT
TABELA 3.3- Principais características das imagens SPOT
Sensor Pancromático Multiespectral
HRV(Haute
Résolution Visible) 10 metros 20 metros
Bandas Espectrais 0,510 a 0,730 µ m
Verde 0,500 a 0,590 µ m Vermelho
0,610 a 0,680 µ m Infravermelho
próx. 0,790 a 0,890 µm
Quantização 8 bits / pixel 8 bits / pixel
Tamanho/Imagem 6000 linhas X 6000 colunas 3000 linhas X 3000 colunas
Tam. Min. Imagem 60 km X 60 km 60 km X 60 km
FONTE: INTERSAT
Cada cena produzida através do satélite SPOT no modo pancromático
recobre uma área de 60 X 60 Km, com 10 metros de resolução espacial ou 20
metros de resolução espacial no modo multiespectral (três bandas espectrais –
XS1,XS2,XS3). Cada sensor HRV coleta informações na região do espectro entre
0,510 a 0,890 µm, faixa do visível e infravermelho próximo e armazena os dados
em 256 níveis de cinza.
3.3.2.1) Programação
Os satélites SPOT 1 e 2 são os primeiros satélites
de coleta de dados, na área civil, a permitir a
programação e apontamento dos sensores para
imageamento de uma área específica.
19
3.3.2.2) Cenas com estereoscopia
A capacidade de visada oblíqua permite realizar pares
estereoscópios pela combinação do ângulo de visada dos
sensores no imageamento de uma mesma porção do terreno.
As cenas geradas com esta característica têm ângulo de
inclinação de mais ou menos 27° e sobreposição de
aproximadamente 60%.
3.3.3) Níveis de Processamento
3.3.3.1) Nível 1A
Calibração radiométrica e correção dos efeitos do sistema mediante
modelo linear destinado a igualar a sensibilidade dos detectores. Estas correções
mínimas são aplicadas de forma sistemática para todos os dados SPOT.
3.3.3.2) Nível 1B
Correções geométricas unidimensionais, aplicadas para suprimir o efeito
panorâmico, efeito de rotação e curvatura da Terra e efeito da variação de atitude
do satélite com respeito a elipsóide de referência.
3.3.3.3) Nível 2A
Correções geométricas bidimensionais estabelecidas a partir de um
modelo extraído dos dados auxiliares de atitude do satélite. Georreferenciamento
com precisão cartográfica relativa.
3.3.3.4) Nível 2B
Correções geométricas bidimensionais estabelecidas a partir de pontos de
apoio no solo ou mapas topográficos. Georreferenciamento com precisão
cartográfica absoluta.
Paralaxe
20
3.3.3.5) Nível S
Este nível de correção permite obter imagens rigorosamente sobrepostas
a uma imagem de referência com a mesma precisão do nível 2B.
3.3.4) Aplicação das Bandas Espectrais do Satélite SPOT
Modo Pancromático
3.3.4.1) PAN Azul (0,510 – 0,730 µm)
Esse modo espectral produz imagens com uma única banda espectral
que é restituída sempre em preto e branco, privilegia a fineza geométrica da
imagem e permite discriminar detalhes finos do tamanho do pixel, que é de 10 X
10 metros ou 100 m². Esse modo espectral é o mais aconselhável para trabalhar
em estereoscopia para topografia, pois, assim consegue-se maior precisão
altimétrica, compatível com a escala 1:50.000.
Modo Multiespectral
3.3.4.2) XS1 Verde (0,500 – 0,590 µm)
Possibilita à análise de sedimentos em suspensão em termos de
quantidade e qualidade. Possuindo boa penetração em corpos de água.
3.3.4.3) XS2 Vermelho (0,610 – 0,680 µm)
Nessa faixa a vegetação verde, densa e uniforme, apresenta grande
absorção, ficando escura e permitindo bom contraste entre as áreas ocupadas
com vegetação e aquelas sem vegetação (ex.: solo exposto, estradas e áreas
urbanas). Permite o mapeamento da drenagem, através da visualização da mata
de galeria, em regiões com pouca cobertura vegetal. É a banda mais utilizada
para delimitação da mancha urbana.
3.3.4.4) XS3 Infravermelho próximo (0,790 – 0,890 µm)
A água absorve muita energia nesta banda, ficando os corpos d’água em
escuro, permitindo o mapeamento da rede de drenagem e delineamento de
21
massas d’água. A vegetação verde, densa e uniforme, reflete muita energia nesta
banda, aparecendo bem claras nas imagens. Permite a obtenção de informações
sobre Geomorfologia, Solos e Geologia.
22
CAPÍTULO 4
PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA
4.1 - Planejamento
Inicialmente deverá ser feito um estudo da área a ser atualizada visando o
levantamento de todo o material básico, complementar e informativo, tais como:
mapas municipais, mapas rodoviários dos DER e DNER, guias rodoviários como o
4 Rodas, etc., que venham a contribuir para a atualização da nova carta.
Deve-se também nesta fase definir o sensor a ser utilizado, levando em
conta a escala da carta e a precisão requerida pelo projeto.
4.1.1) Coleta de Documentos
Nesta fase deve-se fazer um levantamento detalhado de todo material,
como também, contato com instituições locais, as prefeituras e empresas
privadas, que possam contribuir para a atualização da carta em questão.
Todo material levantado auxiliará na fase de interpretação da imagem,
devendo permitir a redução dos trabalhos complementares, como por exemplo,
idas a campo.
4.1.2) Aquisição de Imagens
Alguns passos básicos devem ser seguidos na aquisição de imagens (ou
cenas) do sistema de sensores da série LANDSAT.
O primeiro passo a seguir é a localização da área de interesse, para
facilitar a identificação das inúmeras imagens enviadas pelo satélite, em virtude
disto foi definido internacionalmente um sistema de referência conhecido como
WRS – WORLD REFERENCE SYSTEM.
A repetitividade da obtenção de imagens de uma mesma área (a cada 16
dias), constitui-se uma grande vantagem sobre as fotos aéreas, aliada ao fato de
23
se poder selecionar, previamente, a cena que apresentar um percentual de
nuvens menor.
Levando-se em conta a qualidade geométrica, segundo a componente
planimétrica da classe A para o padrão de exatidão cartográfica (PEC), na escala
de 1:250.000, as imagens do sistema de sensores da série LANDSAT relativas a
carta deverão possuir nível de correção 5 – consiste na reamostragem seguindo
duas direções e a aplicação de uma projeção cartográfica, utilizando o algoritmo
do tipo “vizinho mais próximo”.
4.2 - Digitalização da Carta
A digitalização da carta visa migrar para o meio digital as informações
contidas na carta desatualizada, podendo ocorrer de duas formas diferentes:
vetorialmente, com o auxílio da mesa digitalizadora, ou matricialmente através de
um “scanner“.
Vetorialmente, através da mesa digitalizadora, o processo se torna mais
demorado, porém, os arquivos gráficos gerados serão menores. A Segunda
alternativa, matricialmente, o processo será automático, contudo os arquivos
serão maiores.
O trabalho de digitalização será desenvolvido com a utilização dos
originais em filmes positivo e negativo, eventualmente papéis com registros
coloridos ou preto e branco.
Algumas imperfeições dos originais devem ser evitadas. Alguns desses
originais necessitam de retoques, antes de serem levados ao “scanner“, devendo
passar por uma etapa de preparo, para se chegar mais próximo da condição ideal
da digitalização.
Os arquivos obtidos através da digitalização automática, estarão no
formato “raster“ ou matricial.
4.3 - Georreferenciamento
Para que se possa extrair feições das imagens, se torna necessário que
as mesmas estejam georreferenciadas, todos os “pixels“ devem estar associados
a um sistema de coordenadas terrestre. A opção, em geral, deve ser pelo sistema
da projeção cartográfica da carta.
24
4.3.1) Pontos de Controle
Os pontos de controle deverão estar associados a feições geográficas
bem definidas e de fácil identificação, que podem ser precisamente localizadas
tanto na carta quanto na imagem.
Servirão como pontos aqueles aproveitados de outros dados
cartográficas:
♦ Pontos fotogramétricos – apoio preexistente, os pontos devem ser bem
identificáveis na imagem, sendo suas coordenadas transcritas para o arquivo
digital.
♦ Pontos de Carta – os pontos devem estar bem identificados na carta e na
imagem. O ideal é que a carta esteja em escala maior que a pretendida para a
representação final.
♦ Pontos de Imagem – a imagem deverá já estar georreferenciada e ter pontos
comuns à imagem em questão.
♦ Pontos GPS – a escolha dos pontos terrestres tem suas posições definidas
com emprego do GPS devem ser de fácil acesso e identificáveis na imagem,
de preferência no entroncamento de estradas, cabeceira de pistas de
aeroportos e etc. Os valores para as coordenadas devem ser transformados
para o sistema da projeção considerado.
♦ Pontos de Vetores de carta digitalizada e vetorizada – podemos utilizar os
vetores da carta desatualizada para se georreferenciar a imagem.
4.3.2) Transformação geométrica
As correções geométricas são realizadas com a utilização de modelo
matemático adequado, que se resume em relacionar as imagens digitais ao
sistema de coordenadas terrestre, de modo que as imagens se ajustem as
propriedades de escala e projeção da carta.
O desenvolvimento matemático completo para as correções geométricas
e registros poderá ser encontrado em Crósta, (1992, p.155).
25
4.3.3) Reamostragem
Após a escolha do método de transformação a ser aplicado na
geometrização da imagem, os “pixels“ iniciais serão adaptados ao novo sistema.
Opta-se pela reamostragem que consiste na geração de novos “pixels“ de
um mesmo tamanho, gerando uma nova imagem com o produto final de
georreferenciação.
Para a reamostragem, os modelos matemáticos mais utilizados são:
vizinho mais próximo, interpolação bilinear, convolução cúbica.
♦ vizinho mais próximo – mais simples, possui a vantagem de permitir um
processamento rápido e não altera os valores originais de cinza. Por outro
lado, provoca descontinuidades geométricas da ordem de ½ “pixel“, na
imagem corrigida.
♦ interpolação bilinear – interpolação a partir da média do 4º “pixel“ vizinho mais
próximo, possui maior precisão geométrica e não provoca descontinuidades.
Requer um maior número de cálculos para determinar o valor do “pixel“ da
imagem corrigida.
♦ convolução cúbica – é a média dos 16 vizinhos mais próximos, implica em
melhor apresentação estética, na visualização da imagem geometricamente
corrigida.
4.4 – Melhoria das imagens
As imagens podem ser aprimoradas, no aspecto , para facilitar a extração
de feições por ocasião da interpretação.
Algumas dessas melhorias que normalmente podem ser utilizadas são:
realce, transformações por componentes principais e sistema de cores.
4.4.1) Realce
Uma imagem pode ser realçada através de dois métodos: o espectral e o
espacial. A manipulação do contraste consiste em aumentar a distinção visual das
feições presentes na imagem.
26
A alteração se dá “pixel“ a “pixel“, utilizando-se para isso funções de
transformação que podem ser definidas através da manipulação do histograma de
cada banda em separado.
Alguns dos modelos mais utilizados são:
♦ Linear – aumento do contraste em geral
♦ Não-linear – apresenta a vantagem de não saturar a imagem
♦ Logarítmico – realça o contraste das feições claras e perde o contraste nas
feições escuras.
♦ Quadrada – aumenta também o contraste das feições claras.
♦ Raiz quadrada – aumenta também o contraste das feições escuras.
♦ Fatiamento de densidades – associação de cada intervalo de níveis de cinza
com apenas um valor de cinza.
Podemos entender como filtragem o processo no qual o novo nível cinza
do “pixel“ depende de seu valor anterior e dos outros “pixels“ vizinhos. De um
modo geral os filtros podem ser do tipo; passa-baixa, passa-alta. Os filtros passa-
baixa eliminam altas freqüências da imagem, deixando passar somente as baixas
freqüências, causam suavização e borramento na imagem. O efeito provocado
por esse filtro é a perda de detalhes.
Os passa-alta tem como efeito eliminar as baixas freqüências da imagem,
realça feições menores do que a dimensão da máscara usada.
4.4.2) Processamento de cores
A capacidade visual humana pode distinguir até 7.000.000 de cores,
enquanto que somente 30 níveis de cinza diferentes. As placas de vídeo dos
computadores dispõem de resolução gráfica entre 8 bits e 24 bits ou seja, de 256
cores ou níveis de cinza a aproximadamente 16.000.000 de cores. Os sistemas
de cores usados em sensoriamento remoto são dos tipos RGB e IHS.
O RGB está baseado nas tonalidades de cores primárias vermelha (R -
“red“), verde (G - “green“) e azul (B - “blue“). O sistema IHS assemelha-se ao
sistema visual humano e esta fundamentado em três parâmetros: Intensidade (I -
“Intensity”) – sensação de brilho, matiz (H - “Hue”) – cor dominante do ponto e
saturação (S - “Saturation”), a pureza da cor.
27
A combinação entre três bandas de uma imagem multiespectral gera uma
composição colorida, quando a cada uma das bandas se atribui uma das
componentes R, G ou B. Não existem modelos de composições coloridas
definidas, a escolha de bandas deve-se dar a partir da valorização das
informações espectrais (comportamento espectral dos alvos). Podemos citar
alguns exemplos de composições coloridas mais usuais:
Banda TM 1 (azul) – B
Banda TM 3 (vermelho) – R ⇒ composição normal
Banda TM 2 (verde) – G
Banda TM 2 (verde) – B
Banda TM 3 (vermelho) – G ⇒ composição falsa-cor
Banda Tm 4 (infra-vermelho próximo) – R
Transformação RGB para IHS - é uma transformação do espaço de cores,
na consideração de que as componentes I, H e S são independentes, cada um
dos três parâmetros podem ser analisados e modificado separadamente, visando
um melhor ajuste de cores, o que permite a combinação de diferentes tipos de
imagem ou de imagens de diferentes sensores.
4.4.3) Componentes principais
A Transformação por Componentes Principais, também chamada de
Transformação de Karhunen-Lóeve ou de Hotelling, é uma técnica que tem como
objetivo reduzir o número de variáveis usadas para descrever um determinado
processo, sem que haja perda significativa da informação original contida no
processo.
As características das novas bandas, serão dadas pelas chamadas
componentes principais, sendo a:
♦ Primeira componente (principal componente),a que contém a informação
comum a todas as bandas originais.
28
♦ Segunda componente, a que apresenta a feição espectral mais significativa do
conjunto.
As demais componentes destacarão as feições espectrais menos
significativas, sendo a última residual, ou seja, a que conterá a informação que
sobrar.
A transformação por componentes principais constitui uma técnica de realce,
das mais utilizadas em sensoriamento remoto, em decorrência do advento de
sistema de sensores capacitados para explorar um número cada vez maior de
faixas espectrais.
4.4.4) Operações Aritméticas
Estas operações matemáticas simples tem por objetivo analisar imagens
multiespectrais e multitemporais. São normalmente utilizadas duas ou mais
imagens de uma mesma área. A operação é realizada “pixel“ a “pixel“, tendo
como vantagem a redução da dimensionalidade dos dados, uma vez que as
informações mais importantes de dois ou mais canais estão representadas numa
única imagem.
Tipos de operações mais usadas:
Adição – realce das similaridades espectrais, forma de obter média
aritmética entre as bandas.
Subtração – realce das diferenças espectrais de imagens multiespectrais
Multiplicação – também realça as similaridades espectrais, importante
para a geologia, cartografia e geomorfologia.
Divisão – realça diferenças entre um par de bandas.
4.5 - Mosaico e Recorte
Em muitos casos as cartas na escala de 1:250.000 necessitam de mais
de uma cena para cobrir o campo da carta. Ao procedimento de união de duas ou
mais cenas chamamos de mosaicagem a união das imagens em um único
29
arquivo. Se as duas imagens forem adjacentes e de um mesmo sensor, o
processo se torna mais fácil.
Com o mosaico digital já concluído efetua-se o corte da folha – recortar a
área de abrangência da carta–imagem georreferenciada. Recomenda-se exceder
em alguns “pixels“ a área da nova carta–imagem, de modo a se assegurar o
campo da folha.
4.6 - Interpretação
Mesmo estando num ambiente digital, a interpretação de imagens orbitais
tem como objetivo principal extrair o maior número possível de feições sem que
se façam necessárias as idas a campo.
Normalmente os alvos observados numa imagem orbital são: vegetação,
solos, água, rochas e as superfícies construídas, que em uma faixa do espectro
eletromagnético estão compreendidas entre 0,4 a 2,35 µm, podendo proporcionar
respostas espectrais diferentes ao longo do tempo devido aos efeitos
atmosféricos.
A análise da curva média da vegetação fotossinteticamente ativa pode ser
decomposta em três faixas espectrais em função dos fatores condicionantes do
seu comportamento. Até 0,7 µm, a reflectância é baixa dominando a absorção da
radiação incidente. De 0,7 a 1,3 µm região dominada pela alta reflectância da
estrutura celular e de 1,3 µm a 2,5 domínio da reflectância da vegetação através
da água contida nas folhas.
Nos solos o comportamento espectral de um modo geral está ligado ao
percentual de matéria orgânica contida nele, composição mineralógica e etc..
Nos minerais e rochas, o comportamento espectral é semelhante ao dos
solos, por estes serem produtos de alterações sofridas por aquelas. A diferença
básica entre a curva de solos e de rochas é dada pela presença de matéria
orgânica nos solos.
O estado físico segundo o qual a água se apresenta na natureza, é
fundamental para definir seu comportamento espectral. A água no estado líquido
apresenta baixa reflectância, em forma de nuvens (vapor d’água), apresenta
altíssima reflectância e, por último, em forma de neve apresenta alta reflectância,
30
na faixa que vai de 0,7 a 1,2µm, com acentuado decréscimo na faixa de 1,2 a
1,4µm.
A figura 4.1 mostra a relação das faixas espectrais do sensor TM e
reflectância espectral dos alvos da superfície terrestre.
,
FIGURA – Relação das faixas espectrais do TM e reflectância espectral de alvos da superfície terrestre. FONTE: Apostila de Sensoriamento Remoto - INPE
FONTE: Apostila de Sensoriamento Remoto – INPE
4.7 - Atualização
As feições que mais se modificam ao longo do tempo, de uma maneira
geral, são: o sistema viário, as áreas urbanas (perímetro urbano) e a hidrografia
(grandes massas d’água).
Com a sobreposição dos arquivos vetoriais da carta a imagem, serão
identificados os elementos topográficos passíveis de inclusão ou exclusão na
nova carta.
31
4.8 - Revisão
É fundamental que se proceda a revisão da nova carta, buscando
esclarecer dúvidas advindas da fase de interpretação da imagem. Caso a dúvida
persista, o procedimento a ser adotado deve ser a ida a campo.
4.9 - Finalização
Mesmo após concluídas todas as etapas que envolvem a confecção da
nova carta, esta requer a realização de um trabalho de arte final (preparo de
impressão, dados marginais etc.), antes da geração da mesma. A carta resultante
pode ser gerada de formas diferentes e em diversas mídias (impressão clássica,
desenho em “plotter” etc.)
32
CAPÍTULO 5
CONCLUSÃO
O ritmo acelerado na evolução dos equipamentos de informática, com os
computadores se tornando cada vez mais velozes, a disponibilidade de recursos
de processamento, associado ao aumento da memória interna e espaço em
disco, dotou a cartografia de instrumentos, capazes de realizarem a aquisição, o
tratamento e o armazenamento dos dados com muito mais velocidade e eficácia,
a um custo cada vez menor. O avanço permitido com o desenvolvimento de
novas tecnologias na área do sensoriamento remoto vêem proporcionando maior
demanda no uso de imagens coligidas por sensores operando em nível orbital,
para o processo de atualização.
Nesse sentido, vale ressaltar a importância da informação prestada por
documentos cartográficos precisos e recentes, que se faz sentir em todos os
ramos das atividades humanas, especialmente no setor público, visando atender
ao rápido crescimento do elenco de usuários, bem como ao planejamento e à
gama temática que envolve os processos de gestão do território.
33
ANEXO 1
LIMITAÇÕES DE ESCALA PARA EXTRAÇÃO E REPRESENTAÇÃO DE
FEIÇÕES A PARTIR DE DIFERENTES SENSORES
34
ANEXO 1 – LIMITES DE ESCALA PARA EXTRAÇÃO E REPRESENTAÇÃO DE FEIÇÕES A PARTIR DE DIFERENTES SENSORES
Sensor
Erro suposto derivado exclusivamente das
resoluções espacial e espectral (σ x y)
Escalas indicadas e respectivas tolerâncias planimétricas
SPOT PAN < 15,0 m
< 1:50.000 (0,3mm) < 1:30.000 (0,5mm) < 1:25.000 (0,6mm)
SPOT PAN XS < 30,0 m
< 1:100.000 (0,3mm) < 1:60.000 (0,5mm) < 1:50.000 (0,6mm)
Radar SAR aerotransportado
< 3,0 m
< 1:10.000 (0,3mm) < 1:6.000 (0,5mm) < 1:5.000 (0,6mm)
LANDSAT TM 5 < 45,0 m
< 1:150.000 (0,3mm) < 1:90.000 (0,5mm) < 1:75.000 (0,6mm)
JERS – 1 < 37,5 m
< 1:125.000 (0,3mm) < 1:75.000 (0,5mm) < 1:63.000 (0,6mm)
FOTOGRAMAS PAN/COLOR/INFRA
< 0,25 m < 1:4.000
FONTE:FUNCAT - INPE
35
ANEXO 2
SISTEMAS DE SATÉLITES DE IMAGEAMENTO DISPONÍVEIS
36
ANEXO.2 - SISTEMAS DE SATÉLITES DE IMAGEAMENTO DISPONÍVEIS
SATÉLITE
SENSOR (*)
LARG.
RESOLUÇÃO (***)
País Nome Início Tipo (**) (km)
Temp. (dias)
Espectral (µm)
Espac. (m)
LANDSAT - 5 EUA
MSS
1984
O 185 18 0,5 - 0,6 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 0,8 - 1,1
80
TM 1984
O 185 16 0,45 - 0,52 0,52 - 0,60 0,63 - 0,69 0,76 - 0,90 1,55 - 1,75 10,4 - 12,5 2,08 - 2,35
30 30 30 30 30 120 30
SPOT França - Suécia
HRV-XS 1986 O 60
26 0,50 - 0,59 0,61 - 0,68 0,79 - 0,89
20
HRV-PAN 1986 O 60 26
0,51 - 0,73 10
IRS Índia
IRS-A 1988
O 148 22 0,45 - 0,52 0,52 - 0,59 0,62 - 0,68 0,77 - 0,86
72,5
IRS-B
1991 O 148 22 0,45 - 0,52 0,52 - 0,59 0,62 - 0,68 0,77 - 0,86
36,25
IRS-C Pancromátic
o
1995 O 70 05 / 24 0,50 -0,75 5,8
Multiespectr
al
O 145 24 0,52 - 0,59 0,62 - 0,68 0,77 - 0,86 1,55 - 1,70
23
WiFS
O 774 05 /24 0,62 - 0,68 0,77 - 0,86
188
ERS-1 e ERS-2
AMI-SAR R 100 35 Banda C (6cm) Polarização VV Incidência 23o
30
JERS-1 Japão
OPS 1992 O 75 44 0,52 - 0,60 0,63 - 0,69 0,76 - 0,86 0,76 - 0,86 1,60 - 1,71 2,01 - 2,12 2,13 - 2,15 2,27 - 2,40
18,3 x 24,2
SAR 1992 R 75 44 Banda L(23cm) Polarização HH Incidência 38,5o
18 x 18
RADARSAT Canadá
R 100 Variável BandaC(5,6cm) Polarização HH Incid. 10º a 59o
10, 30, 50 e 100
FONTE: ANDRADE & COELHO, 1977, p. 13 - 17; RESTEC, 1996; e CHEN, 1996, p. 8. (*) Início, início de operação; Tipo, tipo de sistema de imageamento O - eletro-ótico e R - microondas (Radar). (**) - LARG., Largura da faixa imageada. NOTA: In: CORREIA, José Duarte,1997,p.98 - IME
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