Princípios Físicos do Princípios Físicos do Sensoriamento Remoto Sensoriamento Remoto

Aula 1Professor Waterloo Pereira FilhoDocentes orientados: Daniela Barbieri

Felipe Correa

O que é Sensoriamento Remoto?O que é Sensoriamento Remoto?

Utilização conjunta de sensores, equipamentos paraprocessamento, equipamentos para transmissão de dados, coletados dados a bordo de aeronaves, espaçonaves ou outrasplataformas, com objetivo de estudar eventos, fenômenos eprocessos que ocorrem na superfície do planeta Terra a partir doregistro e da análise das interações entre a radiaçãoeletromagnética e as substâncias que o compõem em suas maisdiversas manifestações. (Novo, 2008)

É feita a distância, através da captação e do registro da energia refletida ou emitida

pela superfície.

Sensoriamento

Remoto

Obtenção de dados

Distante

PrincípiosPrincípios do do SensoriamentoSensoriamento RemotoRemoto

Em geral, o SR basea-se na coleta e na análise daradiação emitida pela FONTE DE ENERGIA ourefletida pela superfície terrestre;

Fontes de Energia em SR Fontes de Energia em SR

– Naturais:Luz do sol e o calor emitido pela superfície da terra

– Artificiais:Flash de uma máquina fotográfica, sinal produzido por um radar, etc.

Tipos de Sensores

SENSOR ATIVO

RADAR

SENSOR PASSIVO

ÓPTICO

Fonte: FLORENZANO, 2002.

Teoria ondulatória

Fonte: JENSEN, 2009.

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

No SR deve ter uma fonte de energiapara iluminar o objeto . A esta energia dá-se o nome de radiação eletromagnética.

A radiação se propaga em forma deondas eletromagnéticas com avelocidade da luz

O espectro eletromagnéticorepresenta a distribuição daradiação por regiões.

Radiação eletromagnética

Ene

rgia

aum

enta

Fonte: JENSEN, 2009.

Ene

rgia

aum

enta

Ene

rgia

dim

inui

Unidades de medidas padrões para comprimento de onda e freqüência

Fonte: JENSEN, 2009.

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

Fonte: NOVO, 2008.

Fonte: NOVO, 2008.

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

Fonte: Sociedade Brasileira de Física, 2011

Fontes de radiação eletromagnética

Fonte: NOVO, 2008.

Curvas de radiação de corpo negro para diversos objetos

Um corpo negro, teoricamente, absorve, reflete ou emite toda energia incidente

O deslocamento do comprimento de onda de emissão máxima de um corpo negro em direção aos comprimentos de ondas direção aos comprimentos de ondas menores é descrito pela Lei do deslocamento de Wien:

λm CT

Onde: λm= comprimento ou máxima emissãoC= 2,898 x 10³T = temperatura (K)

=

Fonte: JENSEN, 2009.

Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a Terra

Existem formas básicas de interação da radiação

solar que atinge a superfície terrestre:– Reflexão;– Absorção;– Transmissão;– Transmissão;– Emissão

Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a águae o solo refletem, absorvem e transmitem radiaçãoeletromagnética em diferentes proporções;

ReflexãoReflexão

A reflexão ocorre quando a radiação que incide sobre um objetoé refletida por ele.

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

AbsorçãoAbsorção

A absorção ocorre quando a radiação não é refletida, mas simabsorvida ou, de alguma forma, transformada por ele.

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

TransmissãoTransmissão

A transmissão ocorre quando a radiação atravessa parcial ouinteiramente um objeto.

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

EmissãoEmissãoA emissão ocorre quando a radiação é originada no próprioobjeto. A ocorrência mais comum desta radiação é na forma decalor, mas microondas fracas também podem ser emitidas porobjetos da superfície terrestre.

E

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

EFEITOS ATMOSFÉRICOS NA PROPAGAÇÃO DA REM

ATENUAÇÃO = ABSORÇÃO + ESPALHAMENTO

ABSORÇÃO

a energia de um feixe de radiação eletromagnética é transformada em outras formas de energia. É uma atenuação transformada em outras formas de energia. É uma atenuação

seletivaobservada em vários constituintes,

tais como vapor d'água, ozônio, monóxido de carbono.

ESPALHAMENTO

a energia de um feixe de radiação eletromagnética sofre mudança de direção.

Ao interagir com a atmosfera, pelo processo de espalhamento, gerará um campo de luz difusa, que se propagará em todas as

direções.

Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a Terra

Reflectância

É definida como razão adimensional entre o fluxo radiante refletido poruma superfície e o fluxo radiante incidente nela (Jensen, 2009).

ρ Φrρ ΦrΦi

Onde:ρ = reflectânciaΦr = fluxo radiante refletidoΦi = fluxo radiante incidente

=

Fonte: JENSEN, 2009.

Irradiância e Exitância

Irradiância Eλ (W/m2) Exitância Mλ (W/m2)

Densidade do fluxo radiante para uma área em uma superfície terrestre. a) Irradiância é a medida da quantidade de energia incidente em uma superfície em Watts m-2. b) Exitância é a quantidade de energia que deixa uma superfície em Watts m-2deixa uma superfície em Watts m-2

Fonte: JENSEN, 2009

Radiância

Fonte: JENSEN, 2009.

Âgulo Sólido

Ω= A/r2[sr]

Transmitância

É definida como a razão adimensional entre o fluxo radiante transmitido por (através de) uma superfície e o fluxo radiante incidente nela.

ΦtOnde: ΦiƬ = transmitânciaΦt = fluxo radiante transmitidoΦi = fluxo radiante incidente

Ƭ=

Φi = fluxo radiante incidente

AbsortânciaRazão entre o fluxo absorvido e o fluxo incidente sobre a superfície

α ΦaOnde: Φiα = absortânciaΦa = fluxo radiante absorvidoΦi = fluxo radiante incidente

=

Síntese:

Fonte: NOVO, 2008.

Resolução na imagem digital Resolução na imagem digital -- pixelpixel

Resolução na imagem digitala – 1200 x 1200 pixelb – 200 x 200 pixel

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

ResoluçãoA resolução pode ser classificada em espacial, temporal, espectral e radiométrica.

ComponenteComponente ParâmetroParâmetroComponenteComponente ParâmetroParâmetro

EspacialEspacial Tamanho do PixelTamanho do Pixel

TemporalTemporal Freqüência de PassagemFreqüência de Passagem

EspectralEspectral Número de BandasNúmero de Bandas

RadiométricaRadiométrica Níveis de CinzaNíveis de Cinza

Resolução espacial: mede a menor separaçãoangular ou linear entre dois objetos. E é diferentepara cada sensor.para cada sensor.

Resolução espacial

Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

Diferentes resoluções espaciaisDiferentes resoluções espaciais Fonte: Embrapa, 2011

Resolução temporal: é o intervalo de tempo que definea órbita do sensor (exemplo: 16 dias, 2 dias, etc.)

Resolução espectral: é uma medida da largura dasfaixas espectrais do sistema sensor.

- Por exemplo, um sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.45µmtem uma resolução espectral melhor do que o sensor que operana faixa de 0.4 a 0.5µm.na faixa de 0.4 a 0.5µm.

Resolução radiométrica: está associada à sensibilidadedo sistema sensor em distinguir dois níveis deintensidade do sinal de retorno.

- Por exemplo, uma resolução de 10 bits (1024 níveis digitais) émelhor que uma de 8 bits.

Resolução radiométrica

Resolução = 2 bits = 22

= 4 níveis de cinzaResolução = 8 bits = 28

= 256 níveis de cinza

Fonte: Roberto Lourenço-UNESP

ReferênciasFLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de Textos, 2002.

JENSEN, J. R. Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos naturais. São José dos Campos, SP: Parêntese, 2009.

NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. 3 ed. São Paulo:Blucher, 2008.

MENESES, P. R.; MADEIRA NETTO, J. da S. (Orgs.). Sensoriamento Remoto: Reflectânciados Alvos Naturais. Brasília: UnB; Planaltina: Embrapa Cerrados, 2001. p.203-222.dos Alvos Naturais. Brasília: UnB; Planaltina: Embrapa Cerrados, 2001. p.203-222.

MOREIRA, M. A. Fundamentos de sensoriamento remoto e metodologias de aplicação.3 ed. Viçosa: Ed. UFV, 2005.

Artigos e periódicos:

Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto

Remote Sensing of Environment

International Journal of Remote Sensing