1 – Introdução 2 – Princípios Físicos de Sensoriamento Remoto
Objetivos do Curso Introdução à vida científica Apresentação de conceitos de sensoriamento...
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Objetivos do Curso
Introdução à vida científica Apresentação de conceitos de sensoriamento remoto Introdução aos problemas de cada região do espectro Introdução aos métodos, sistemas e produtos de
sensoriamento remoto Promover uma familiarização com a literatura de
sensoriamento remoto Aproximação do trabalho de dissertação
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Feitura da Ciência
Por que fazer ciência? Onde fazê-la?
Como fazê-la? Passos:1. O que fazer?2. Como fazer? 3. Fazer4. Sumariação e codificação dos
resultados5. Análise dos dados6. Obtenção de conclusões7. Discussão8. Redação do trabalho9. Divulgação do trabalho
Métodos heurísticos: processos que o pesquisador emprega para realizar descobrimentos
Expressão formal da descoberta ou da pesquisa– Redação
– Revistas científicas
Comunidade científica
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Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto
Jensen, J.R. Remote sensing of the environment, cap. 1
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Sensoriamento remoto é a ciência de adquirir, processar e interpretar imagens, e dados correlatos, obtidos por aeronaves ou satélites que registram a interação entre a matéria e a radiação eletromagnética.
Conceito de SR
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Conceito de Sensoriamento Remoto
Fonte: Jensen, 2000
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Histórico do Sensoriamento Remoto
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Espectro eletromagnético (1)
c = x f
c = velocidade da luz
= comprimento de onda
f = freqüência
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Esp
ectr
o el
etro
mag
néti
co (
2)
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Radiação incidente
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Radiação incidente e reflectância
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Classificação dos Sensores
Quanto à fonte de energia
• passivos
• ativos
Quanto à região espectro em que operam
• região óptica• região de microondas
ou• visível• infravermelho próximo + médio• infravermelho termal• microondas• multibandas (largas × estreitas)
Quanto ao formato do dado produzido• imageadores
• Não-imageadores
Quanto ao processo de formação de imagens (nos imageadores)
• sistema de quadros (frame systems)
• sistema de varredura
Quanto ao sistema de varredura
• mecânica (wiskbroom)
• eletrônica (pushbroom)
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Slater
Manual of Remote Sensing
Schott – Remote Sensing Chain
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Níveis de Aquisição(1)
Laboratório, campo, aéreo, orbital
Variáveis de cada nível Métodos em cada nível Produtos em cada nível Equipamentos
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Níveis de Aquisição(2)
Laboratório Campo Aéreo Orbital
Variáveis ,, cor, umidade, etc.
,, cor, umidade, IAF, rugosidade
Elementos de interpretação, , medidas de simuladores orbitais
, temperatura, grandezas radiométricas, produtos derivados
Equipamentos Espectrorra-diômetro, lâmpadas, placas de referência
Espectrorra-diômetros, termômetros, medidores diversos, GPS
Câmera aérea, radiômetros, simuladores orbitais
Sensores remotos diversos
Produtos Números, gráficos
Números, gráficos, fotografias
Fotos aéreas, perfis, imagens
Imagens, fotos, produtos derivados, perfis verticais, números
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Componentes dos Sistemas Sensores
SISTEMA GERAL Sistema óptico Detector Processador de sinais
(função de gerar um output)
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
Óptica de coletaÓptica
de coleta DispersãoDispersão
DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais
Processamento de sinaisDADODADO
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FOV (field of view): é o ângulo sólido através do qual o fluxo radiante é captado pelo sensor e depende da configuração óptica do sensor.
IFOV (instantaneous field of view): é a área no terreno definida pela imagem do elemento detector ampliada pela razão entre a altitude do sensor e a distância focal óptica do sistema sensor.
IFOV = D/f em radianos ou IFOV = (H.D)/f em metros, onde H é a altitude do sensor. Exemplo do TM D = 9,7.10-5 m; f = 2,28 m; e H = 705 km.
IFOV = 42 rad ou 30 m.42 * 705 ~= 30 m
Não confundir IFOV com PIXEL. Pixel é a amostra dos dados no produto final à qual um valor de radiância é atribuído.
Sistema ÓpticoSistema Óptico
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Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
Óptica de coletaÓptica
de coleta DispersãoDispersão
DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais
Processamento de sinaisDADODADO
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Prismas Grades de DifraçãoUsados num arranjo óptico similar a fim de produzir um espectro a partir de uma fonte de radiação qualquer.
Sistemas de Dispersão(cont.)
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Sistema de dispersão – curvas espectrais (cont.)
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Função do sistema de dispersão
Cor AzulVerde Vermelho
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Conceito multiespectral
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Conceito hiperespectral
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Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
Óptica de coletaÓptica
de coleta DispersãoDispersão
DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais
Processamento de sinaisDADODADO
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Detectores (1)
Dispositivos que têm a função de transformar a radiação eletromagnética diretamente num sinal de energia elétrica
Térmicos
Sinal de saída é resultante da alteração da sua temperatura causada pela energia incidente.
Fotoemissivos
Sinal de saída é função do efeito fotoelétrico: fótons incidentes causam deslocamento de elétrons, que são proporcionais à energia incidente.
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Detectores(2)
Quânticos
O sinal elétrico ou mudança no detector é causada pela incidência de fótons sobre o detector, os quais interagem diretamente com os níveis de energia dos elétrons no interior do detector produzindo transportadores de carga livre.
CCD: charge-coupled device
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CCD
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Arranjo de detectores
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Detectores(3)
Figuras de Mérito Responsividade: razão entre o sinal
de saída e o fluxo de entrada. Noise equivalent power (potência
equivalente de ruído): nível de ruído produzido na ausência de fluxo incidente.
Outras: eficiência quântica, características de ruído, tempo de resposta, linearidade de resposta, range dinâmico de resposta, resposta espectral, área de resposta do elemento detector, uniformidade de resposta na área do elemento detector.
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Tipos de detectores
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Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
ALVO
emissão
reflexão
background
radiância de trajetória
Óptica de coletaÓptica
de coleta DispersãoDispersão
DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais
Processamento de sinaisDADODADO
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Processamento do Sinal EletrônicoProcessamento do Sinal Eletrônico
Pré-amplificadorPré-amplificador
AmplificadorAmplificador
Filtro Passa-baixaFiltro Passa-baixa
Relação Sinal/RuídoRelação Sinal/Ruído
Processamento de Sinais (1)
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Processamento de Sinais (2)
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Dado
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Programa Espacial
Um programa de satélites é composto por quatro segmentos:– segmento espacial
– segmento solo de controle
– segmento solo de aplicações
– segmento lançamento
Nível mais alto: Deliberar sobre assuntos/questões e aprovar propostas que afetam :
• o desempenho da missão do CBERS
• o cronograma do CBERS
• o custo global e divisão de custos do CBERS
• os riscos que podem ser assumidos (tecnológicos, de custo, de cronograma)
• divisão de trabalho entre Brasil e China no desenvolvimento
• divisão de trabalho entre Brasil e China na operação
• local de integração dos satélites 3 e 4
• escolha dos lançadores
• política de distribuição de produtos CBERS para outros países
• continuação do programa, tempo de vida do programa
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Arquitetura de uma Missão
Espacial
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Programas Espaciais
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Estágios de uma Missão Espacial
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Requisitos e limitações no projeto de um
satélite
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Análise Preliminares da Missão
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Satélite: projeto e tamanho
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Fases de um Programa Espacial
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Quem é Quem num Programa Espacial?
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Definição dos Objetivos de uma Missão Espacial
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Definição dos Requisitos de Missão
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Análise de Custo
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Características da Carga Útil
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Operação da Missão
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Características do Satélite
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Tipos de satélites e cargas-úteis
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Tipos de Varreduras Ópticas
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Métodos de Varreduras Ópticas
matrix
cover
noise
required
advantages
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Exemplo de Características de um Sensor
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Subsistemas de um Satélite
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Programa espacial
FORMATO DOS DOCUMENTOS
Escopo do trabalho: Responsável: Entrada: Saída: Início: Término: Atividades incluídas: Atividades excluídas:
1. JPC2. GERÊNCIA DO PROGRAMA
2.1. Coordenação da Gerência do Programa
2.1.1. Gerência de risco2.1.2. Gerência de comunicação2.1.3. Recursos humanos2.2. Planejamento e acompanhamento
da organização
2.2.1. Gerência de cronograma2.2.2. Configuração/documentação
2.3.1.Gerência de configuração2.3.2. Gerência de
informação/documentação2.4. Gerência de custo
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2.5 Gerência de produção
2.6 Logística e contratos
2.6.1. Gerência de contratos
2.6.2. Apoio logístico
3. ENGENHARIA DE SISTEMAS
3.1. Missão
3.2. Espaço
3.3. Controle
3.4. Aplicações
3.5. Lançamento
3.6. Verificação
4. ASSEGURAMENTO DA MISSÃO
4.1. Asseguramento da qualidade
4.2. Dependabilidade
4.3. Segurança
5. SEGMENTO ESPACIAL
5.1. Gerenciamento
5.2. Engenharia de sistemas
5.2.1. Arquitetura elétrica
5.2.2. Arquitetura mecânica
5.2.3. Análise térmica
5.2.4. Comunicações
Programa espacial
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5.2.5. Arquitetura informática5.2.6. Análise de missão5.2.7. Cargas úteis5.2.8. Verificação5.3. Asseguramento de produto5.3.1. Gerenciamento do
asseguramento do produto5.3.2. Asseguramento da qualidade5.3.3. Asseguramento da segurança5.3.4. Asseguramento da
dependabilidade5.3.4.1 Confiabilidade
5.3.5. Software de asseguramento do produto
5.3.6. EEE (electrical electronic elements)
5.3.6.1. Especificação e aceitação de EEE
5.3.7. Mteriais, partes mecânicas e processos
5.4. Câmera PanMux5.4.1. Gerência técnica5.4.2. Acompanhamento técnico5.5. Subsistema Câmera MUX5.5.1. Gerência do subsistema
Programa espacial
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5.5.2. Engenharia do subsistema5.5.3. Óptica5.5.4. Mecanismo e controle
térmico5.5.5. Unidade de processamento
eletrônico5.5.6. Testes5.5.7. GSE (ground support equipment)
5.6. Câmera IRS5.6.1. Gerência técnica5.6.2. Acompanhamento técnico5.7. Câmera WFI5.7.1. Gerência técnica
5.7.2. Engenharia do subsistema5.7.2. Óptica5.7.4. Testes5.7.5. GSE5.8. Gravador de dados5.8.1. Gerência técnica5.8.2. Engenharia do subsistema5.8.3. Gravador de dados5.8.4. Testes5.8.5. GSE5.9. DCS (sistema de coleta de dados)5.9.1. Gerência técnica5.9.2. Engenharia do subsistema5.9.3. Antena de UHF
Programa espacial
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5.9.4. Antena de banda S5.9.5. Transponder5.9.6. Diplexador5.9.7. Transmissor de UHF5.9.8. Testes5.9.9. GSE5.10. SEM (space environment monitor)5.10.1. Gerência técnica5.10.2. Acompanhamento técnico5.11. PI-DT5.11.1. Gerência técnica5.11.2. Acompanhamento técnico5.12. MW-DT5.12.1. Gerência técnica5.12.2. Engenharia do subsistema
5.13. Subsistema estrutura5.13.1. Gerência técnica5.13.2. Engenharia do subsistema5.13.3. Modelo estrutural 15.13.4. Modelo estrutural 25.13.5. Estrutura do CBERS 35.13.6. Estrutura do CBERS 45.13.7. Integração e testes do SM15.13.8. Integração e testes do SM25.14. Subsistema de controle térmico5.14.1. Gerência técnica5.14.2. Engenharia do subsistema5.14.3. Compartimento da bateria5.14.4. Integração e testes do TM5.14.5. Acompanhamento técnico
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5.15. Subsistema de controle de atitude5.15.1 Gerência técnica5.15.2. Engenharia do subsistema5.15.3. AOCC5.15.4. Software embarcado5.15.5. Sensores e atuadores5.15.6. Testes do subsistema5.15.6.1. GSE5.15.7. Acompanhamento técnico5.16. Subsistema de propulsão5.16.1. Gerência técnica5.16.2. Engenharia do subsistema5.16.3. Thrusters5.16.4. Tanques
5.16.5. Válvulas, tranducers5.16.6. Pipelines5.16.7. Propelente5.16.8. Testes5.15.8.1. GSE5.16.9. Acompanhamento técnico5.17. Subsistema de suprimento de
energia5.17.1. Gerência5.17.2. Engenharia do subsistema5.17.3. SAG5.17.4. Shunt5.17.5. BDR5.17.6. AC/DC converters
Programa espacial
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5.17.7. Bateria5.17.8. Testes5.17.8.1. GSE5.18. Subsistema On-Board Data-
Handling5.18.1. Gerência do subsistema5.18.2. Engenharia do subsistema5.18.3. CTU5.18.4. Flight software5.18.5. RTU5.18.6. TCU5.18.7. CDU5.18.8. Testes5.18.8.1. GSE5.18.9. Acompanhamento técnico
5.19. Subsistema do sitema de circuitaria
5.19.1. Gerência do subsistema5.19.2. Acompanhamento técnico5.20. Subsistema TT&C5.21. EM AIT (electrical model)5.22. CBERS-3 AIT (PFM)5.23. CBERS-3 AIT (FM)5.24. Modelo rádio-elétrico5.25. EGSE5.26. MGSE6. SEGMENTO DE CONTROLE (SOLO)
6.1. Gerência6.2. Engenharia de sistemas6.3. Segmento de solo brasileiro
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6.3.1. Gerenciamento6.3.2. Engenharia de sistemas6.3.3. Estações de TT&C6.3.4. Centro de controle6.3.4.1. Simulador de satélite6.3.5. Testes do segmento6.4. Segmento de solo chinês6.5. Testes7. SEGMENTO DE APLICAÇÕES (SOLO)
7.1. Gerenciamento7.2. Produção de imagens
7.2.1.1. Management 7.2.1.2. Systems Engineering
7.2.1.3. Mission Operations Center 7.2.1.4. Image Processing Center 7.2.1.5. Image Assesment System 7.2.1.6. Image Receiving Station 7.2.1.7. Data Distribution Center 7.2.1.8. Data Archiving Center 7.2.1.9. DCS Mission Center 7.2.1.10. Segment Tests 7.2.2. Chinese 7.3. Aplicações7.3.1. Brasil7.3.1.1 Aplicação 1 (ex. Florestas)
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7.3.1.2 Aplicação 2 (Ex. Agricultura)
7.3.1.3 Aplicação n
7.3.2 China
8. SEGMENTO DE LANÇAMENTO
8.1. Gerenciamento
8.2. Lançador
8.3. Centro de lançamento
8.4. Campanha de lançamento do CBERS-3
8.5 campanha de lançamento do CBERS-4
9. TESTES GERAIS DO SISTEMA
10. OPERAÇÃO DO SISTEMA
10.1. Controle do satélite
10.1.1. Brasil
10.1.1.1. Treinamento
10.1.2. China
10.2. Produção de imagens
10.2.1. Brasil
10.2.2. China
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Resoluções
Espacial– IFOV, dwell time (tempo de permanência ou tempo de
amostragem) Espectral
– Número de bandas, largura de bandas Temporal
– Tempo de revisita, visada lateral, largura da faixa de imageamento, tipo de órbita (polar, equatorial, geoestacionária)
Radiométrica– Nível de quantização, compressão de dados, sensibilidade
radiométrica
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Def
iniç
ão d
e S
enso
res
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Conceito Multi
Muli-estágio Multi-datas Multi-banda e multiespectral Multipolarização Multidirecional Multi-realce
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Sensores Fotográficos
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Tipos de aerolevantamentos
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Espectro eletromagnético(3)
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Espectro eletromagnético (4)
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