CASNAV - Marinha do Brasil · 2016. 5. 12. · • Exigências do NRO (Agência Americana de...

CASNAVCASNAV“Catalisador do processo de evolução da MB”

Os Satélites e a Sobrevivência de uma Força de Superfície -

Paradigma de uma Nova Visão da Terra

SPOLM 2004

Sumário

• Descrição Geral - Histórico• Tecnologia• Metodologias para Análise• O Uso Civil e Militar de Imagens• Os Satélites e o CAM• Conclusões

Descrição Geral - Histórico

• Antecedentes– KH: Vigilância e Detecção na Guerra Fria– 1a e 2a Guerras do Golfo

• 03 KH-11 (IR e Ótico) e 3 LACROSE (SARSAT)

• SARSAT, IR, Ótico– Fator de Superioridade em C2

– Países detentores de tecnologia• Inteligência, Vigilância e Reconhecimento

“Táticos” e “Estratégicos”

Descrição Geral - Histórico

• Alarme Antecipado– Estações terrestres - Tempo Real– Criptografia– Modernos sistemas embarcados– Previsão futura: detecção e acompanhamento

de mísseis em movimento• Guerra na “Era da Informação”

– Vantagens do uso do espaço

Tecnologia• Material coletado

– Importância do elemento humano– Dependência das propriedades físicas e geométricas dos

alvos (SAR)• Análise das imagens geradas

– medidas estatísticas, morfológicas e de auto-correlação• permite visualizar “textura” da imagem

– classificação e extração de feições• Análise baseada em Pixels

– pré-processamento radiométrico e geométrico– uso de SIG

Metodologia para Análise

Aquisição de dados

Pre-processamentoRadiométrico

Pré-processamentoGeométrico

Extração de Informações

Classificação daimagem

Gerenciamento SIGVetorial e Raster

Imagem adicional eInformações do cenário


Uso de SIG

Encalhe de um navio a 22 milhasde Cairns - Austrália

• Emprego de algoritmos complexos que envolvem inteligência artificial– Dados brutos de difícil interpretação

• Após processamento– SARSAT: “Pip” de vídeo radar (Independente

do estado atmosférico)– Ótico: Imagens de alta resolução– IR: Imagens Térmicas/ assinatura espectral


RADARSAT-1 Aquisição de Dados

Identificação entre Filmes Naturais (SeepageSlick) e Vazamentos

Integração com SIG

Ranqueamento dos FilmesNaturais

Dados Meteorológicos/ Oceanográficos

Classificação Textural por Semiovariograma


O Uso Civil e Militar das Imagens

• Liberação para serviço comercial (1994):– Obtenção de recursos– Continuar e estimular o avanço tecnológico

• Exigências do NRO (Agência Americana de Reconhecimento)– Resolução Temporal (Freq. de obtenção de imagens)– Resolução Espacial (Abrangência territorial/ detalhes)– Resolução Espectral (imagens digitais não

fotográficas)

• Satélites do NRO:– Vantagens tecnológicas sobre o setor

comercial:• 10 cm de resolução• Diversas passagens diárias• Flexibilidade de manobra

• Arquitetura futura:– 03 Satélites Eletro-óticos e 12 SARSAT


Satélites ComerciaisIKONOS 2

QUICKBIRD 2

ENVISAT

SISTEMA RADARSAT-1

Geometry Circular, sun-synchronous

Altitude 798 km

Repeat Cycle 24 days

Frequency 5.3 GHz

Wavelength 5.6 cm (C - band)

Polarization HH (Horizontal - Horizontal)

RADARSAT-1 - Modos de emissão SAR

Características dos Sistemas SAR

RADARSAT-1 JERS-1Geometry Circular, sun-synchronous Circular, sun-synchronousAltitude 798 km 568 kmInclination 98.6o 97.7 o

Repeat Cycle 24 days 44 daysFrequency 5.3 GHz 1.275 GHzWavelength 5.6 cm (C - band) 23.5 cm (L - band)Polarization HH (Horizontal - Horizontal) HH (Horizontal - Horizontal)Incidence Angle Variable (10 o to 60 o ) 38.5 o (Center)Swath Width Variable (50 to 500 km) 75 kmGround Resolution Variable (8 x 8 to 100 x 100 m) 18 x 18 m

RADARSAT-2 - MODOS DE EMISSÃO SAR

Emissões RADARSAT-2Fine Beam - 10 meters over 50 kmStandard Beam - 25 meters over 100 kmWide Beam - 25 meters over 150 kmLow Incidence - 10-20 degreesHigh Incidence - 50-60 degreesScanSAR Wide - 100 meters over 500 km - Detecção de NaviosScanSAR Narrow - 50 meteres over 300 km - Detecção de NaviosStandard Quad Pol - 25 meters over 25 kmFine Quad Pol - 11 meters over 25 kmUltra-Fine Wide - 3 meters over 20 kmUltra-Fine Narrow - 3 meters over 10 km

RADARSAT-2

Detecção SAR

Orbitron

• Recentemente o Exército Brasileiro utilizou imagens tridimensionais de terreno do Haiti (modelo digital de elevação altimétrica) obtida pelos satélites comerciais, para adestramento da força de paz.


MECANISMOS DE INTERAÇÃO ENTRE ENERGIA ELETROMAGNÉTICA SAR, MAR E ÓLEO NA SUPERFÍCIE

Sabins (1999)

h = altura da superfície onduladaλ = Comprimento da onda radarγ= ângulo de depressão

Onda Radar Incidente

Superfície lisa ondulações

Reflexão especular;Assinatura escura

Retorno forte e disperso;Assinatura branca

Polarimetria e Interferometria

• Radares Polarimétricos– Tx em H e V em pulsos

alternados– Rx em H e V a cada

pulso• Informações obtidas em

“fase” e amplitude :– Assinatura do alvo– Imagens 3D

TX e RX em H e V

Polarimetria e Interferometria

RADARSAT - Identificação de Alvos

252423

oC

RADARSAT-1

Temperatura na superfície do marNOAA / AVHRR

CORRELAÇÃO ENTRE IMAGENS NOAA/AVHRR E RADARSAT-1

RADARSAT-1 EXEMPLO DE IMAGEM COM CÉLULAS DE CHUVA

- 20

oC

Temperatura do topo das núvensNOAA / AVHRR

- 40- 60

RADARSAT-1 EXEMPLO DE IMAGEM COM CÉLULAS DE CHUVA

MAPAS DE TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

AVHRR / NOAA-1415 - Abril - 1997 1.1 km ResoluçãoExatidão ~ 0.5 ºC

MAPA DE TEMPERATURA DO TOPO DAS NÚVENS

GOES - 815 - APR - 19974 km ResoluçãoExatidão < 0.7 ºC

IMAGEM RADARSAT-1 SCWB

SCWB – 15 April 1997 – Desc. (12:06:18 GMT)

Abrangência = 500 kmÂngulo de incidência = 20o - 49o

Resolução nominal = 100 m

Célulasde chuva

Veloc vento = 6 m/s

500 km

FILMES NATURAIS DE ÓLEO• 93O58’22”W / 21O19’59“• Campeche Knolls• Águas Profundas (3.000m)• 25.6 km2

Cd. del Carmen

RADARSAT-1 SCW – 15 April 1997 – Desc. (12:06:18 GMT)

RADARSAT-1 W1 - 28 de julho de 2000 - Desc. (12:06:47 GMT)

Filmes Naturais (chapopotera)Região de Cantarell

Área: 74.23 km2

RADARSAT-1 W1 - 20 Agosto de 2000 - Asc. (00:11:06 GMT)

Vazamento da (EK-A)

Plataforma EK-A

Seepage Slick (chapopotera)Cantarell Region

Vazamentos

RADARSAT-1 W1 - 14 Setembro de 2000 - Desc. (12:06:44 GMT)

Vazamentos de óleo

Classificador por textura

Seepage Slick (chapopotera)

Região de Cantarell

Derramamento

Area: 5.96 km2Classificador por textura

RADARSAT-1 W1

RADARSAT-1 W1 – 24 Novembro 2000 – Asc. (00:11:02 GMT)

Derramamento controlado de óleo - RADARSAT-1 W1

DerramamentoControlado

DerramamentoControlado A

B

C

24/NOV/2000

Derramamento de Óleo Controlado (24 - NOV - 2000)

A

B

C

A. 92O05’12.1”W / 19O41’03.7”N - 595278.476 E / 2176810.646 NB. 92O05’08.4”W / 19O39’21.1”N - 595852.226 E / 2173656.896 NC. 92O04’57.2”W / 19O40’23.0”N - 596167.226 E / 2175561.896 N

0.26 km2 / 2.82 km

Óleo derramado476.28 Litros

0.02 km2 / 0.72 km

Óleo derramado100 Litros

Navio

IDENTIFICAÇÃO DE FILMES NATURAIS USANDO IMAGENS RADARSAT-1 SCN1, W1 E W2 ADQUIRIDAS EM 2001

FILMES NATURAIS EM CANTARELL (SEEPAGE SLICKFILMES NATURAIS EM CANTARELL (SEEPAGE SLICK-- BAIA DE CAMPECHE, GOLFO DO MEXICO)BAIA DE CAMPECHE, GOLFO DO MEXICO)

MAPA DE ANÁLISE SÍSMICA ESTRUTURAL DA REGIÃO DE AKAL PILLAR - MÉXICO

LAT - 18° 45' 49.7" NLONG - 094° 15' 25.6" WWD (metros) – 280.55TECT. PROV. Salina del Golfo Profundo

CLUSTER DE FILMES NATURAIS

CLUSTER FILMES NATURAIS E IMAGEM SÍSMICA - A ANÁLISE DE VÁRIOS CENÁRIOS

Fc LEVEL OF

CONFIDENCE

TECTONIC SETTING TEMPORAL PERSISTENCE*

PREDOMINANT ENVIRONMENTAL

CONDITION**

Sureste Basins (Sonda de Campeche, Litoral de Tabasco and

Salina del Istmo) 1.00 Optimum

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Salina del Golfo Profundo

Seepage slick repeated in time within

5.0 km.

No spatial association with weather,

oceanographic, or pollution phenomena

that produce low radar backscatter.

Tampico-Misantla Basin

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Cinturón Plegado de Perdido 0.75 High

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Planície Abisal

Seepage slick repeated in time within 10.0 km.

Spatial association with large patches of

calm sea resulting from low wind velocity conditions (< 3.0 m.s-

1) or rain cells. Deep-Water Gulf of Mexico Basin –

Cordilleras Mexicanas Province Transitional zone between the Akal Pillar and Campeche knolls, to the

west, and the stable Yucatán Platform to the east

Basement structural lows in the Yukatán Platform (deeper than 6000

meters) where Thitonian source rocks may have been deposited

0.50 Intermediate

Offshore areas of Campeche escarpment and campeche Terrace

Seepage slick repeated in time within 50.0 km.

Spatial association with pollution outflows from enclosed bays, sheltered or coastal

areas.

Burgos Basin Vera Cruz Basin

Macuspana Areas of the Yucatán Platform

where basement is shallower than 6000 meters

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Franja Distensiva Province

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Delta do Rio Bravo del Norte

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Franja de Sal Alóctone

0.25 Low

Deep-Water Gulf of Mexico Basin –Cañon de Vera Cruz

No repetition in time.

Possible spatial association with oil

production and transportation

facilities (platforms and pipelines), or

illegal dumping from ships.

ANÁLISE DO GRAU DE CONFIANÇA PARA CLASSIFICAR FIMES NATURAIS NA ÁREA EM ESTUDO (GOLFO DO MÉXICO)

O Controle de Área Marítima

• Comunidade Européia: – Vessel Monitoring System + imagens SARSAT

para monitorar pesqueiros > 24 metros dos Açores ao Mar do Norte

– ScanSAR Wide: grande área de cobertura com boa resolução

– Polarização dual (H e V) e dados polarimétricos– Dependência de estações terrestres para rapidez

O Controle de Área Marítima

• Canadá:– Vigilância com SARSAT nas águas territoriais

+ aeronaves de patrulha Aurora CP-140

O CONTROLE DE ÁREA MARÍTIMA

~ 120 km

Água de Lastro

IDENTIFICAÇÃO DE ALVOS E DERRAMAMENTO DE ÓLEO DE NAVIOS

Mecanismo linear

Possível difusão

EXEMPLO DE IMAGEM DE DETECÇÃO DE NAVIO

PLATAFORMA P-36

Distância de terra (Macaé-RJ) = 120 km

RADARSAT-1 S2(22 / March / 2001 - 19:07 LOCAL TIME)

ACIDENTE NA PLATAFORMA P-36

IMAGEM RADARSAT-1 SCWB

SCWB – 15 de abril de 1997 – Desc. (12:06:18 GMT)

Abrangência = 500 kmÂngulo de incidência = 20o - 49o

Resolução = 100 m

Complexo para Armazenamento de ArmasEm ConstruçãoComplexo para Armazenamento de ArmasEm Construção

• Bunkers para Armas e Materiais– Métodos de Construção– Indicadores-chave: Dutos de Ventilação

Aplicações em Defesa e Inteligência

QuickBird 61 cm PancromaticaParchin, Iran

Alicerces prontos

Alicerces prontos

EntradasPrincipaisEntradasPrincipais

Cobertura de Concreto

Cobertura de Concreto Cada Bunker

foi cobertopor terra

Cada Bunker foi cobertopor terra

DutosDutos

Conclusões

• Uso de Satélites em Inteligência e Defesa:– Possibilita acesso a informações em terra e no

mar, em tempos de crise ou de paz– Planejar, simular e avaliar melhor as missões– Imagens marítimas e mapeamento topográfico

atualizados

• Necessidades e possibilidades:– Treinamento e capacitação de equipes– Uso em operações de caráter humanitário

(catástrofes, forças de paz)– Operacionalizar Centros Militares de

Informação Geográfica: monitorar, produzir, analisar e distribuir informações

– Vigilância “PERSISTENTE”

Conclusões

• “O conceito de vigilância persistente não significa ter que vigiar “continuamente” mas sim, estar suficientemente presente a ponto de garantir um nível de qualidade de informação que permita agir operacional e apropriadamente”– (Stephen Cambone, Subsecretário de Defesa

dos EUA) – Fonte: Intelligence, Surveillance & Reconnaissance Journal, dez

2003

Conclusões - Vigilância Persistênte

Vigilância Persistente: DefenseSupport Program

SPACE-BASED RADARFonte: ISR Journal - Julho 2004

Conclusões

Finalização

“ESTÁ LANÇADO O PARADIGMA

DE UMA NOVAVISÃO DA TERRA”

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