teledeteccao

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fcul

TELEDETECO

Prof. A. Cordeiro

1 Engenharia Geogrfica

157

BIBLIOGRAFIALies Tericas: Deteco RemotaAna Duarte Fonseca Joo Cordeiro FernandesEd. Lidel, 2004.

http://enggeografica.fc.ul.pt/biblioteca.htm

Teledeteco Aulas TericasGerd RedweikFCUL, 2004.

Remote Sensing and Image InterpretationThomas Lillesand & Ralph KieferJohn Wiley, 2000 (4th.Ed.)2

TELEDETECOConjunto de mtodos de aquisio de informao sobre qualquer espao, em particular a superfcie terrestre, pela medio e interpretao das radiaes recebidas, em geral sob a forma de imagem.3

teledetecoTELEDETECO DO ESPAO CSMICO

INTRODUO

4200, 255, 240

teledetecoTELEDETECO DE SUPERFCIES PLANETRIASLUA (Tycho Surveyor 7)

INTRODUO

MARTE (Mars Express)

TIT(Lua de Saturno)

5200, 255, 240

teledetecoANTES DO TSUNAMI

INTRODUO

TELEDETECO DA SUPERFCIE TERRESTRE(Sistema/Satlite QuickBird)

26 de Dezembro de 2004

( PRAIA DE KALATURA SRI LANKA)

6

teledetecoANTES DO TSUNAMI

INTRODUO

TELEDETECO DA SUPERFCIE TERRESTRE(Sistema/Satlite QuickBird)

26 de Dezembro de 2004

( PRAIA DE KALATURA SRI LANKA)

7

teledetecoDEPOIS DO TSUNAMI

INTRODUO

TELEDETECO DA SUPERFCIE TERRESTRE(Sistema/Satlite QuickBird)

26 de Dezembro de 2004

( PRAIA DE KALATURA SRI LANKA)

8

teledetecoPRIMRDIOS DA TELEDETECO

INTRODUO

B.

A. Ballut 1889 (Labrugauere, Frana)

1860s 1879 1882 1887

- FELIX TOURNACHON - Foto de um vale em Frana. - TRIBOULET - 1 Vo de Fotografia Area. - E. ARCHIBALD (UK) - Fotografia Area como procedimento. - Carta Florestal de Berlim

9

teledetecoPRIMRDIOS DA TELEDETECOCmara Exterior

INTRODUO

(I Guerra Mundial)

Alvos estratgicos

10

teledetecoPRIMRDIOS DA TELEDETECOFASE ESPACIAL

INTRODUO

Primeiros FoguetesAlfred Maul - 1904 Alfred Nobel - 1897( 100 METROS )

( 600 METROS )

11

teledetecoVECTORES E PLATAFORMAS RECENTES

INTRODUO

Fogueto Vicking 1950

Space Shuttle NASA

Tiros- 1 1960

12

teledetecoVECTORES E PLATAFORMAS RECENTES

INTRODUO

THEMATIC MAPPER

1302_Part2_15.html

teledetecoSENSOR PLATAFORMA

INTRODUO

TELEDETECO Principais AgentesMedio e registo das radiaes (sinal). (Eventualmente: Medio de sinais emitidos) Dispositivos de orientao das radiaes, de controlo programado e de alimentao do sistema se aquisio. (Sistemas de Transporte das Plataformas)

(VECTOR)

SISTEMA de OBSERVAO (PROGRAMA)

Conjunto de Segmentos que concorrem para a coordenao, recepo, gesto e controlo do sistema de aquisio e de difuso dos dados da Teledeteco.Comercializao14

teledeteco

INTRODUO

TELEDETECO Principais FactoresRADIAES ELETRICO-MAGNTICAS (Fonte e Natureza) OBJECTO (Reflector, Emissor) MEIO ATMOSFRICO SENSOR (Tipo) RECEPTOR (Sistema de Recepo)15

teledetecoESTUDO DAS RADIAES 1800 1889 SENSORES

INTRODUO

TELEDETECO Principais EvoluesDescoberto da regio do Infravermelho (Herschel) Deflexo das ondas radio em objectos (Hertz) Dados sequenciais (Temporalmente ordenados) Dados espacialmente estruturados (Imagens) 1916 1930 1940 Primeiros sensores trmicos (Hoffman) Padres trmicos aplicados a fins militares Primeiros sistemas de radar de Teledeteco VECTORES Terrestres Areos Espaciais

16

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

IRADIAO ELECTROMAGNTICA

17

teledetecoTELEDETECO

RADIAO ELECTROMAGNTICA

Conjunto de mtodos de aquisio de informao sobre qualquer espao, em particular a superfcie terrestre, pela medio e interpretao das radiaes recebidas, em geral sob a forma de imagem.18

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

Formas de EnergiaDinmica Trmica Nuclear Electromagntica(Luminosa e no-visvel)TELEDETECO19

teledetecoRADIAESComprimento de onda (m) Ordem de grandeza Designao corrente Ondas RdioPonto

RADIAO ELECTROMAGNTICA

H2O

Infravermelho Micro-ondas

Ultravioleta

Raios X Raios Gama

Visvel

Fontes de radiaoFM Micro-ondas Radar Elementos radioactivos

Frequncia Energia de 1 foto

20

teledetecoFREQUNCIA

RADIAO ELECTROMAGNTICA

Nmero de cristas (vibraes) registadas por segundo no mesmo ponto Menores Frequncias Maiores Frequncias

0.7

Maior comprimento de onda

0.4

Menor comprimento de onda2102_Part2_02.html

teledetecoPROPAGAO

RADIAO ELECTROMAGNTICA

LUZ SOLAR

Propriedades: Ondulatrias e corpusculares. Maxwell: Propagao de dois campos vectoriais, eltrico e magntico, orientados ortogonalmente entre si. Avano perpendicular ao plano dos vectores. Fenmenos: Interferncia e difraco da luz (Maxwell). Efeito fotoeltrico (Planck).

CAMPOSElctrico Magntico

Reflexo: Caractersticas fsicas e qumicas dos objectos. Dados: Registo por Satlites de Observao da Terra (S.O.T).

2202_Part2_02.html

teledetecoONDAS E ESPECTRO

RADIAO ELECTROMAGNTICA

Velocidade: Relao Onda-Energia:

c=f

Energia:

E=hf

E=hc/

c = 299.8 106 m /s h = 6.626 Js (Planck)

Concluses: 1. Maior o comprimento de onda, menor a energia. 2. Maior o comprimento de onda, mais tempo, mais superfcie ou maior largura de banda para acumular uma mesma energia 23 no sensor (Bandas Trmicas dos Sensores).

teledetecoGRANDEZAS RADIOMTRICAS

RADIAO ELECTROMAGNTICA

Normal superfciengulo de Incidncia

D

L = I cos Fonte de Intensidade I

A = rea L = Radincia

= L (A/D2)24

O UX TE FL IAN D RA02_Part2_02.html

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOS

A Intensidade da radiao prpria de um dado corpo determinada pela sua Temperatura.Alterando-se as amplitudes dos comprimentos de onda, com diferentes temperaturas.

Outros parmetros:Estrutura molecular Natureza da superfcie25

teledetecoCORPO NEGROCorpo ideal (padro) com a propriedade de absorver toda a energia recebida. Emite energia prpria em funo da sua temperatura.(Mais significativa a partir de 700 K)

RADIAO ELECTROMAGNTICA

PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOS

A temperatura determina uma cr emitida:(Frio) (Quente)26

teledetecoCORPO NEGROCorpo ideal (padro) com a propriedade de absorver toda a energia recebida. Emite energia prpria em funo da sua temperatura.

RADIAO ELECTROMAGNTICA

PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOSVisvel

Absorvidade Mxima (=1)SOL (Corpo Negro) ( 0.48 m )

Radiaco Solar reflectida

Temp. Terrestre

B6 (Landasat 5)

27

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A MATRIA

Os corpos absorvem e reflectem parte das radiaes recebidas, intervindo tambm no processo da sua difuso.

FACTORES

1. Comprimento de onda 2. ngulo de incidncia 3. Natureza do corpo 4. Caractersticas fsicas28

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A MATRIA

Fontes de EnergiaPr op ag a Atmosfera Re f le x o

o

Objectos (Terra)

Absoro Transmisso29

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A MATRIA

ABSORO: Troca de energia entre fotes e tomos do corpo, alterando as suas propriedades fsicas (Temperatura).(Massas de gua profunda) ABSORO

EMISSO

DIFUSO: (Re) Emisso de energia radiativa para o meio exterior, em numeroras direces. ALBEDO (Superfcie de Lambert)Difuso isotrpica da radiao incidente, i.e., com igual intensidade, em todas as direces e em todas as fequncias. ALBEDO Terrestre: 40 % da Eincidente Neve: 90 %Reflector difuso (Lambertiano)

EMISSO DIFUSO

30

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A MATRIATRANSMISSO: Filtragem simples da energia recebida, sem alterao da frequncia da radiao.(Atmosfera - Alta) (Rochas Prat. nula)

MEIO 1

Difusor transparente

MEIO 2

REFLEXO: Restituio ao mesmo espao da energia recebida, sem alterao da frequncia da radiao.(Superfcies lacustres) REFLECO

TRANSMISSO

Reflector especular 31

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A MATRIABALANO ENERGTICO: A soma das energias radiantes absorvidas, transmitidas e reflectidas (difundidas) por um corpo igual Energia Radiante incidente nesse corpo.

ER inc () = ER ref ()+ ER abs ()+ ER trans ()GRANDEZAS RELATIVASResposta espectral

Reflectncia: Absortncia: Transmitncia:

R f = ER ref () / ER inc () A bs = ER abs () / ER inc () T r = ER trans () / ER inc () I = R f + A bs + T r( I = Unidade) 32

teledetecoTRANSMISSIVIDADE (%)100 O2 O3H2O

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DAS RADIAES COM A ATMOSFERACO2 H2O O3 CO2

ComponentesGases gua Aerossis

Absoro

0

VISVEL

INFRAVERMELHO

ULTRAVIOLETA

1

10

100

1mm

1m

Vapor de gua Dixido (CO2)

Comp. de onda

SENSORES

Viso humana Fotografia

Sensores Trmicos

Sensores Multiespectrais

Radar e Micro-ondas passivas

33

CCRS / CCT / chapter1_4_e.html

Agentes Principais

ENERGIA

SOL Terra

MICRONDAS

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFCIE TERRESTREALVO DA TELEDETECO: RADINCIA ASCENDENTE

Equao de Transferncia Relativa Descripo matemtica dos processos de transformao de radiao no sistema superfcie terrestre atmosfera. Superfcie no-uniforme e no-lambertiana.SIMPLIFICAO

Permissas:1. Disperso singular (ausncia de interferncias secundrias) 2. Superfcies no-uniformes, (mas) lambertianas.34

teledetecoEspessura ptica:Determinada sobretudo pelo contedo momentneo de aerosol no ar. Medio a grande altitude (Radimetros espectrais)Radincia Solar (EET) Transmitncia (Ts, s ) Radincia Difusa (ED)

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFCIE TERRESTRE

LT=LET+ LatmLatm LET 7-16 Km

EET = E0 To cos o + ED LET = (Rf Ts EET ) / 35

Radincia Atmosfrica (Latm): Modelos com parmetros calculados a partir dos dados dos sensores.

teledetecoNVEL RADIOMTRICO NR = G LT + O G = ganho do sensor O = enviezamento Rf = C1 NR + C2 C1=(G, Ts, EET, ) C2=(G, Ts, EET, , O, Latm )DADOS:

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFCIE TERRESTRELT Radincia Total LET Radincia do elemento do terreno Latm Radincia do percurso atmosfrico

LT=LET+ LatmLatm LET 7-16 Km

EET = E0 T cos o + ED LET = (Rf Ts EET ) / 36

Irradincia Solar (EET) Transmitncia (Ts, s ) Radincia Atm. (Latm) Radincia Total (LT) Ganho (G), Enviezamento (O)

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTRE Reflectncia Espectral (Curva/Assinatura) Variao da reflectncia de um objecto com o comprimento de onda da radincia.

Estao do ano Climatologia

Reflectncia (%)

Outros parmetros

Pinhal Pasto Areia vermelha Lodo Comprimento de onda (m)3702_Part2_05.html

teledetecoREFLECTNCIA DA GUA E VEGETAO

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTRE

Reflectncia (%)

SPOT Pan 1 2 3 4 TM

LandsatMSS TM

Pan ETM+

Comprimento de onda (m)

38

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTREREFLECTNCIA DO SOLO, DA VEGETAO E DA GUAAbsoro da Clorofila Absoro da gua

Reflectncia (%)

G R

IR

IRm

SpotSolo

gua

Vegetao

Comprimento de onda (m)

39

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTREREFLECTNCIA SEGUNDO O TEOR DE HUMIDADE (Folhas de Milho)80 70 66%

Reflectncia (%)

60 50 40 30 20 10 0.5 0.7 0.9

1.1

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

Comprimento de onda (m)40

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTREREFLECTNCIA SEGUNDO O TEOR DE HUMIDADE (Solo Arenoso)

Outros parmetrosTextura Rugosidade Matria orgnica Fsico-qumicos

41

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTREREFLECTNCIA E A SENESCNCIA DA VEGETAO (Relva)

42

teledeteco

RADIAO ELECTROMAGNTICA

INTERACO DA RADIAO COM A SUPERFCIE TERRESTREREFLECTNCIA DA GUA SEGUNDO A TURBIDEZ

99 mg/l Reflectncia (%)

IRm IR

Spot

10 mg/l

G

R

Comprimento de onda (m)

43

teledeteco

IIPALATAFORMAS E SENSORES

44

teledeteco

PLATAFORMAS E SENSORES

PLATAFORMAS E SISTEMA GERAL DE AQUISIO

AQUISIO DE DADOS Plataformas SensoresImagens

INFORMAO

Dados extras

Fontes de Energia P

VectoresRe fl e x

Numricos

pa ga o Atmosfera

ro

Utilizadores ANLISE e PRODUTOS INTERPRETAO45

o

DADOS Absoro Transmisso

Objectos (Terra)

teledeteco

PLATAFORMAS E SENSORES

PLATAFORMAS E SENSORIAMENTO DOS ESTADOS FSICOS

Medio Directa A grandeza fsica medida a do local do sensor. Termmetro, Gravmetro.

Telemedio Medio no local distante, mas recolha de dados via telemetria. Temperatura do ar via sonda. Gravmetro a bordo de satlite.

46

teledeteco

PLATAFORMAS E SENSORES

PLATAFORMAS E SENSORIAMENTO DOS ESTADOS FSICOS TELEDETECO Medio de estados fsicos relativos a objectos distantes, em geral via plataforma distante. Vista humana, sensores terrestres e em aeronaves e satlites.

PLATAFORMAS TERRESTRES

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teledetecoPLATAFORMAS ESPACIAISATRIBUTOS

PLATAFORMAS E SENSORES

Geometria Orbital Movimento Atitude das plataformas

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teledetecoPLATAFORMAS ESPACIAISGEOMETRIA ORBITAL

PLATAFORMAS E SENSORESPARMETROS ORBITAIS RBITAPosio Posio Orientao Forma Forma

Par.i

DefinioInclinao do plano da rbita Ascenso recta do nodo ascendente Argumento do perigeu Semieixo maior Excentricidade (rbita elptica): 0