teledeteccao
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1
fcul
TELEDETECÇÃO
Prof. A. Cordeiro Engenharia Geográfica157
2
BIBLIOGRAFIA
Ana Duarte FonsecaJoão Cordeiro Fernandes Ed. Lidel, 2004.
Detecção Remota
Lições Teóricas: http://enggeografica.fc.ul.pt/biblioteca.htm
Teledetecção – Aulas TeóricasGerd Redweik FCUL, 2004.
Remote Sensing and Image InterpretationThomas Lillesand & Ralph Kiefer John Wiley, 2000 (4th.Ed.)
3
TELEDETECÇÃO
Conjunto de métodos de aquisiçãode informação sobre qualquer espaço,
em particular a superfície terrestre, pela medição e interpretação das
radiações recebidas, em geral sob a forma de imagem.
4
teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO DO ESPAÇO CÓSMICO
200, 255, 240
5
teledetecção
TELEDETECÇÃO DE SUPERFÍCIES PLANETÁRIAS
LUA(Tycho –
Surveyor 7)
MARTE(Mars Express)
TITÃ(Lua de Saturno)
INTRODUÇÃO
200, 255, 240
6
teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO DA SUPERFÍCIE TERRESTREANTES DO TSUNAMI (Sistema/Satélite QuickBird)
26 de Dezembro de 2004 ( PRAIA DE KALATURA – SRI LANKA)
7
teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO DA SUPERFÍCIE TERRESTREANTES DO TSUNAMI (Sistema/Satélite QuickBird)
26 de Dezembro de 2004 ( PRAIA DE KALATURA – SRI LANKA)
8
teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO DA SUPERFÍCIE TERRESTREDEPOIS DO TSUNAMI (Sistema/Satélite QuickBird)
26 de Dezembro de 2004 ( PRAIA DE KALATURA – SRI LANKA)
9
teledetecção INTRODUÇÃO
A. Ballut – 1889 B. (Labrugauere, França)
PRIMÓRDIOS DA TELEDETECÇÃO
1860´s - FELIX TOURNACHON - Foto de um vale em França.1879 - TRIBOULET - 1º Vôo de Fotografia Aérea. 1882 - E. ARCHIBALD (UK) - Fotografia Aérea como procedimento.1887 - Carta Florestal de Berlim
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teledetecção INTRODUÇÃO
(I Guerra Mundial)
PRIMÓRDIOS DA TELEDETECÇÃO
Câmara Exterior
Alvos estratégicos
11
teledetecção INTRODUÇÃO
PRIMÓRDIOS DA TELEDETECÇÃO
FASE ESPACIAL
Primeiros Foguetões
Alfred Maul - 1904
Alfred Nobel - 1897( 100 METROS )
( 600 METROS )
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teledetecção INTRODUÇÃO
VECTORES EPLATAFORMAS RECENTES
FoguetãoVicking
1950
Tiros- 11960
Space ShuttleNASA
13
teledetecção INTRODUÇÃO
VECTORES EPLATAFORMAS RECENTES
THEMATIC MAPPER
02_Part2_15.html
14
teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO – Principais Agentes
SENSOR Medição e registo das radiações (sinal).(Eventualmente: Medição de sinais emitidos)
PLATAFORMA Dispositivos de orientação das radiações, de controlo programado e de alimentaçãodo sistema se aquisição.
(VECTOR) (Sistemas de Transporte das Plataformas)
SISTEMA de OBSERVAÇÃO (PROGRAMA)
Conjunto de Segmentos que concorrem para a coordenação,recepção, gestão e controlo do sistema de aquisição e
de difusão dos dados da Teledetecção.
Comercialização
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teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO – Principais Factores
RADIAÇÕES ELETRICO-MAGNÉTICAS (Fonte e Natureza)
OBJECTO (Reflector, Emissor)
MEIO ATMOSFÉRICO
SENSOR (Tipo)
RECEPTOR (Sistema de Recepção)
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teledetecção INTRODUÇÃO
TELEDETECÇÃO – Principais EvoluçõesESTUDO DAS RADIAÇÕES
1800 Descoberto da região do Infravermelho (Herschel)1889 Deflexão das ondas radio em objectos (Hertz)
SENSORES Dados sequenciais (Temporalmente ordenados)Dados espacialmente estruturados (Imagens)
1916 Primeiros sensores térmicos (Hoffman)1930 Padrões térmicos aplicados a fins militares1940 Primeiros sistemas de radar de Teledetecção
VECTORES TerrestresAéreosEspaciais
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
I
RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
18
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
TELEDETECÇÃO
Conjunto de métodos de aquisiçãode informação sobre qualquer espaço,
em particular a superfície terrestre, pela medição e interpretação das radiações
recebidas, em geral sob a forma de imagem.
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Formas de EnergiaDinâmicaTérmicaNuclear Electromagnética
(Luminosa enão-visível)
TELEDETECÇÃO
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
RADIAÇÕES
Comprimentode onda (m)
Ordem degrandeza
Designaçãocorrente
Fontes deradiação
Frequência
Energiade 1 fotão
Ondas Rádio
Micro-ondas
Infravermelho Visível
Ultravioleta Raios X
Raios Gama
H2OPonto
FM Micro-ondas Radar Elementosradioactivos
21
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
FREQUÊNCIANúmero de cristas (vibrações)
registadas por segundo no mesmo ponto
Menores Frequências Maiores Frequências
Maior comprimento de onda
Menor comprimento de onda
0.7 µ0.4 µ
02_Part2_02.html
22
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
LUZ SOLARPROPAGAÇÃO
Propriedades: Ondulatórias e corpusculares.
Maxwell: Propagação de dois campos vectoriais, elétrico e magnético, orientados ortogonalmente entre si. Avanço perpendicular ao plano dos vectores.Fenómenos: Interferência e difracção da luz (Maxwell). Efeito fotoelétrico (Planck).
EléctricoMagnético
CAMPOS
Reflexão: Características físicas e químicas dos objectos.Dados: Registo por Satélites de Observação da Terra (S.O.T).
02_Part2_02.html
23
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
ONDAS E ESPECTROEnergia: E = h fVelocidade: c = λ fc = 299.8 ×106 m /sh = 6.626 J•s (Planck)Relação Onda-Energia: E = h c / λ
Conclusões: 1. Maior o comprimento de onda, menor a energia. 2. Maior o comprimento de onda, mais tempo, mais superfície ou
maior largura de banda para acumular uma mesma energia no sensor (Bandas Térmicas dos Sensores).
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
GRANDEZAS RADIOMÉTRICAS
Fonte deIntensidade I
Normal àsuperfície
FLUXO
RADIANTE
Θ
Φ
Φ = L (A/D2)
A = áreaDÂngulo deIncidência
L = I cos ΘL = Radiância
02_Part2_02.html
25
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOS
A Intensidade da radiação própria de um dadocorpo é determinada pela sua Temperatura.
Alterando-se as amplitudes dos comprimentos de onda, com diferentes temperaturas.
Outros parâmetros:Estrutura molecularNatureza da superfície
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOS
CORPO NEGRO
Corpo ideal (padrão) com a propriedade de absorver toda a
energia recebida.Emite energia própria em função da
sua temperatura.
(Mais significativa a partir de 700º K)
A temperatura determina uma côr emitida:
(“Frio”) (“Quente”)
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
PROPRIEDADES EMISSIVAS DOS CORPOSVisível
SOL (Corpo Negro)( 0.48 µ m )
Temp.Terrestre
B6 (Landasat 5)
Absorvidade Máxima (=1)CORPO NEGRO
Radiacção Solarreflectida
Corpo ideal (padrão) com a propriedade de absorver toda a
energia recebida.Emite energia própria em função da
sua temperatura.
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA
Os corpos absorvem e reflectem parte das radiações recebidas, intervindo
também no processo da sua difusão.
FACTORES
1. Comprimento de onda2. Ângulo de incidência3. Natureza do corpo4. Características físicas
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA
Fontes de Energia
Atmosfera
ObjectosRefl
exão
AbsorçãoTransmissão
(Terra)
Propagação
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA
ABSORÇÃO: Troca de energia entre fotões e átomos do corpo, alterando as suas propriedades físicas (Temperatura).
DIFUSÃO: (Re) Emissão de energia radiativa para o meio exterior, em numeroras direcções.
ABSORÇÃO
EMISSÂO
EMISSÂO
(Massas de água profunda)
ALBEDO (Superfície de Lambert)Difusão isotrópica da radiação incidente,i.e., com igual intensidade, em todas asdirecções e em todas as fequências.
DIFUSÂO
Reflector difuso(Lambertiano)ALBEDO Terrestre: 40 % da Eincidente
Neve: ≈ 90 %
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA
TRANSMISSÃO: Filtragem simples da energia recebida, sem alteração da frequência da radiação.
MEIO 1
MEIO 2(Atmosfera - Alta)(Rochas – Prat. nula) Difusor transparente
TRANSMISSÃOREFLEXÃO: Restituição ao mesmo espaço da energia recebida, sem alteração da frequência da radiação.
REFLECÇÃO(Superfícies lacustres)
Reflector especular
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA
BALANÇO ENERGÉTICO: A soma das energias radiantes absorvidas, transmitidas e reflectidas (difundidas) por um corpo é igual à Energia Radiante incidente nesse corpo.
ER inc (λ) = ER ref (λ)+ ER abs (λ)+ ER trans (λ)
I = R f + A bs + T r
GRANDEZAS RELATIVAS
R f = ER ref (λ) / ER inc (λ)
Resposta espectral
Reflectância:
Absortância:
Transmitância:
A bs = ER abs (λ) / ER inc (λ)
T r= ER trans (λ) / ER inc (λ)( I = Unidade)
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DAS RADIAÇÕES COM A ATMOSFERA
ENER
GIA
TRAN
SMIS
SIVI
DADE
(%)
0
100Absorção
SOLTerra
Comp. de onda
INFR
A-VE
RMEL
HO
VISÍ
VEL
MICR
ONDA
S
Fotografia
Sensores Multiespectrais
Sensores Térmicos
Visão humanaRadar e
Micro-ondaspassivas
SEN
SOR
ES
ComponentesGasesÁguaAerossóis
ULTR
A-VI
OLET
A
O2 O3 H2O CO2 H2O O3 CO2
Agentes PrincipaisVapor de águaDióxido (CO2)
10µ1µ 100µ 1mm 1m
©C
CR
S / C
CT
/ cha
pter
1_4_
e.ht
ml
34
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
ALVO DA TELEDETECÇÃO: RADIÂNCIA ASCENDENTE
Equação de Transferência RelativaDescripção matemática dos processos de transformação de radiação
no sistema superfície terrestre – atmosfera.
Superfície não-uniforme e não-lambertiana.
SIMPLIFICAÇÃO
Permissas:1. Dispersão singular (ausência de interferências secundárias)2. Superfícies não-uniformes, (mas) lambertianas.
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
7-16
KmEET = E0 Tθo cos θo + ED
LET
Latm
LET = (Rf Tθs EET ∆λ) / π∆λ) / π
LT=LET+ Latm
Espessura Óptica:Determinada sobretudo
pelo conteúdo momentâneode aerosol no ar.
Medição a grande altitude(Radiómetros espectrais)
Radiância Solar (EET)Transmitância (Tθs, θs )Radiância Difusa (ED)
Radiância Atmosférica (Latm):Modelos com parâmetros
calculados a partir dosdados dos sensores.
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO COM A ATMOSFERA E COM A SUPERFÍCIE TERRESTRELT – Radiância TotalLET – Radiância do elemento do terrenoLatm – Radiância do percurso atmosférico
NÍVEL RADIOMÉTRICO
NR = G LT + O
7-16
Km
LET
Latm
LET = (Rf Tθs EET ∆λ) / π∆λ) / π
LT=LET+ Latm
G = ganho do sensorO = enviezamento
Rf = C1 NR + C2
C2=ƒ(G, Tθs, EET, ∆λ, ∆λ, O, , Latm )
C1=ƒ(G, Tθs, EET, ∆λ∆λ )
EET = E0 Tθο cos θo + ED
Irradiância Solar (EET)Transmitância (Tθs, θs )Radiância Atm. (Latm)Radiância Total (LT)Ganho (G), Enviezamento (O)
DADOS:
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
Reflectância Espectral (Curva/Assinatura)Variação da reflectância de um objectocom o comprimento de onda da radiância.
Lodo
Areia Pasto
Pinhal
vermelha
Comprimento de onda (µm)
Ref
lect
ânci
a (%
)
02_Part2_05.html
Outros parâmetrosEstação do anoClimatologia
38
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
REFLECTÂNCIA DA ÁGUA E VEGETAÇÃO
1 2 3 4 TM
SPOT Pan
Landsat
Comprimento de onda (µm)
Ref
lect
ânci
a (%
)
MSS
TMETM+Pan
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teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
REFLECTÂNCIA DO SOLO, DA VEGETAÇÃO E DA ÁGUA
Comprimento de onda (µm)
Ref
lect
ânci
a (%
) SpotG R I R IRm
Absorção daClorofila
Absorção daÁgua
Vegetação
Solo
Água
40
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
<40%
40-54%
54-66%
>66%
REFLECTÂNCIA SEGUNDO O TEOR DE HUMIDADE (Folhas de Milho)
0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5
10
20
30
40
50
60
70
80
Comprimento de onda (µm)
Ref
lect
ânci
a (%
)
41
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
REFLECTÂNCIA SEGUNDO O TEOR DE HUMIDADE (Solo Arenoso)
Outros parâmetros
TexturaRugosidadeMatéria orgânicaFísico-químicos
42
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
REFLECTÂNCIA E A SENESCÊNCIA DA VEGETAÇÃO (Relva)
43
teledetecção RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
INTERACÇÂO DA RADIAÇÃO COM A SUPERFÍCIE TERRESTRE
REFLECTÂNCIA DA ÁGUA SEGUNDO A TURBIDEZ
99 mg/l
10 mg/l
Ref
lect
ânci
a (%
)
G R
I R
IRmSpot
Comprimento de onda (µm)
44
teledetecção
II
PALATAFORMAS E SENSORES
45
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS E SISTEMA GERAL DE AQUISIÇÃO
AQUISIÇÃO DE DADOS INFORMAÇÃO
Fontes de Energia
Atmosfera
Objectos
Reflex
ão
AbsorçãoTransmissão(Terra)
Propagação
Plataformas
Sensores
Vectores
Dadosextras
DADOS
Imagens
Numéricos
ANÁLISE eINTERPRETAÇÃO
PRODUTOS
Utilizadores
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS E SENSORIAMENTO DOS ESTADOS FÍSICOS
Medição DirectaA grandeza física medida é a do local do sensor.
Termómetro, Gravímetro.
TelemediçãoMedição no local distante, mas recolha de dados via telemetria.
Temperatura do ar via sonda. Gravímetro a bordo de satélite.
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS E SENSORIAMENTO DOS ESTADOS FÍSICOS
TELEDETECÇÃOMedição de estados físicos relativos a objectos distantes,em geral via plataforma distante.
Vista humana, sensores terrestres e em aeronaves e satélites.
PLATAFORMASTERRESTRES
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
ATRIBUTOS Geometria Orbital Movimento Atitude das plataformas
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
GEOMETRIA ORBITAL
ÓRBITA Par. DefiniçãoPosição i Inclinação do plano da órbita
Posição Ω Ascensão recta do nodo ascendente
Orientação ω Argumento do perigeu
Forma a Semieixo maior
Forma e Excentricidade (órbita elíptica): 0<e < 1
PARÂMETROS ORBITAIS
Leis de KEPLERLei de NEWTON
Sistema de ReferênciaEquatorial Celeste
Ponto Vernal
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS ÓRBITA Par. DefiniçãoPosição i Inclinação do plano da órbita
Posição Ω Ascensão recta do nodo ascendente
Orientação ω Argumento do perigeu
Forma a Semieixo maior
Forma e Excentricidade (órbita elíptica): 0<e < 1
PARÂMETROS ORBITAIS
GEOMETRIA ORBITAL
N – nodo ascendenteP – perigeu A – apogeu
Anomaliasv – anomalia verdadeiraE – anomalia excêntricaM – anomalia média (satélite fictício)
M = E – e sen E
Tg(E/2) = [(1-e) / (1+e)] tg (v/2)
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
GEOMETRIAS ORBITAIS Satélites de Observação da Terra (SOT)(Imagens Via Satélite – IVS)
Equatoriais Geossíncronas (Geoestacionárias*)Observação da Atmosfera (Satélites Metereológicos).
Visão global permanente de um hemisfério.
(*)Velocidade angular idênticaà da rotação da Terra
52
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS Geometria Orbital Movimento Atitude das plataformas
GEOMETRIAS ORBITAIS
Satélites de Observação da Terra (SOT)(Imagens Via Satélite – IVS)
Quase Polares e HeliossíncronasSatélites de Observação da Superfície Terrestre.
Melhor cobertura sistemática da Terra, de maior resolução e melhor iluminação solar, constante.
53
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIS
Quase Polares e Heliossíncronas
TRAÇO ORBITAL
POES (NOAA)
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
Parte iluminada
55
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
56
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
57
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
58
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
STATION - ISS
HST - Hubble Space Telesc.
Chandra X-Ray Observatory
COBE _ Cosmic Background Explorer (Explorer 66 )
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teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIShttp://science.nasa.gov/Realtime/jtrack/Spacecraft.html
STATION - ISS
HST - Hubble Space Telesc.
Chandra X-Ray Observatory
COBE _ Cosmic Background Explorer (Explorer 66 )
60
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIS 16 de Março 2006 - 16.49 TU
61
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
GEOMETRIAS ORBITAIS
geoestacionária
62
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
VELOCIDADES E PERÍODOS ORBITAIS
Plataformas Altit.(Km) Veloc.(Km/s) Período (min)
ERS-2 785 7.46 100.5IRS-1C 817 7.44 101.2JERS-1 569 7.58 96.0Landsat 5 705 7.50 98.9RADARSAT 798 7.45 100.8SPOT -3 832 7.44 101.5IKONOS 681 7.51 98.8
63
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
RESOLUÇÕES E FAIXAS
64
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS ESPACIAIS
VANTAGENS
1. Capacidade de observação sobre uma larga zona da Terra2. Baixa relação preço/qualidade.3. Órbitas não influenciáveis pela atmosfera.4. Cobertura terrestre global.5. Resoluções utilizáveis para a cartografia até 1/5.000.6. Adaptáveis a fins militares.
INCONVENIENTES
1. Grande distância ao objecto2. Sofre todos os efeitos da atmosfera.3. Resolução limitada.4. Órbitas fixas temporal e espacialmente.5. Tecnologia a bordo inalterável.6. Quase impossibilidade em resolver problemas técnicos s bordo.
65
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
INSTABILIDADE DAS PLATAFORMASATITUDE DOS VECTORES E PLATAFORMAS
FACTORESInternos (Sist. não rígido)
ExternosMatéria espacialRadiaçõesMagnetismoAnomalias Gravíticas
Centro de MassaCONSEQUÊNCIAS
Distorções Geométricas
CORRECÇÕES1.Determinação de eixo
(vector) próprio.2.Propulsão p/Hidrasina.
66
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS AEROTRANSPORTADAS
CRITÉRIOS GERAIS (Coberturas)
1. Visão nadiral. 2. Estabilidade (Atitude) satisfatória em vôo.3. Adequação da velocidade à escala do levantamento.4. Velocidade e potência de subida apreciável.5. Grande autonomia.
Outras Condições
Pressurização ou máscaras de oxigénio.
OBJECTIVOS CARTOGRAFIA TOPOGRÁFICA (Prog.Fotogrametria)
CARTOGRAFIA TEMÁTICA (Prog.Teledetecção)
67
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
PLATAFORMAS AEROTRANSPORTADAS
VANTAGENS (Adequação do levantamento aos objectivos)
1. Escolha da escala e do grau de sobreposição (para fiadas).2. Determinação da zona a ser coberta.3. Escolha da época e hora do levantamento.4. Opção pelo tipo de sensor / plataforma.
Resolução espacial e espectral.
INCONVENIENTES
1. Maior afastamento da vertical do eixo óptico (→Ortorectificação).2. Maiores variações de escala (→Ortoprojecção)3. Correcção eventual da esfericidade da Terra.4. Desvios resultantes da perspectiva.5. Deformações resultantes da instabilidade (Atitude) de vôo.
68
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES
UnitáriosEm linhaMatriciais
REGISTODIGITAIS
Emulsões fotográficasANALÓGICOS
OPERAÇÃO RadiómetrosEspectrómetrosEspectroradiómetros
REACÇÃOACTIVOSPASSIVOS
69
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORESDIGITAL versus ANALÓGICO
Características Câmara Fotográfica Câmara Digital
Tempo de vôo 20% menos -
Laboratório Sim Não
Digitalização a bordo (12-bit) Não Sim
Varrimento (8/10-bit) Sim Não necessário
Volume de dados 20-50% less
Pré-processamento No Sim
GPS / Galileu GNSS / DORIS Yes (opcional) Sim
INS – Sist.Inerciais inhabitual Sim
Centros de Projecção interpolados (poucos) interpolado (bastantes)
Pontos de apoio Sim, GPS possível. Sim, GPS possível.
Pontos de ligação Poucos – entre imagens Muitos
http://phot.epfl.ch/workshop/wks99/2_2.html#1.%20Introduction
70
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES UNITÁRIOS
VARRIMENTO MECÂNICO PONTUAL (SCANNERS)
Sensores
Espectroscópio
Espelho giratórioEspelho oscilante
Campo de visãoinstantâneo
Sentido de v
ôo
(Mod. Daedalus)
71
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES UNITÁRIOS
INSTABILIDADE NA ATITUDE DAS PLATAFORMAS
Imagem Scanner Roll Deriva Pitch
vento
72
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES UNITÁRIOS
MSS Scanner
02_Part2_15.html
73
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHALinear Array Sensor
(Pushbroom)
SPOT – 6.000 sensores(Resolução 10 m ) Matriz
de linhas
Resol. Tranversal
Resolução Logitudinal(Velocidade e tempo
de leitura)
(nº de sensores)
Óptica
Vectorlinear
do vector linha
Captaçãoinstantânea
Traçodo vôo
74
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHALinear Array Sensor
(Pushbroom)
SPOT 5 – 12.000 sensores(Resolução 5 m )
75
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHABARRAS CCD
Cadência de Linha (Descarga)3.008 ms (multispectral) 1.504 ms (monospectral)
SPOT 512 a 20.000 Sensores
IKONOS
Pancromático – 1 metroMultiespectral – 4 metros
(Vermelho – Verde – Azul – IV próximo)
RESOLUÇÃO
76
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHA PLATAFORMAS RECENTES
Resolução: 3 m (panchromatic)15 m (multi-spectral)
(Verde, Vermelho, IV próximo)
EARLYBIRD
Dezembro, 1997 QUICKBIRD
Resolução: 0.61 m (panchromatic)2.4 m (multi-spectral)
(Verde, Vermelho, IV próximo, ev. Azul)Imagens: 11 × 11 kmFaixas: 11 × 225 km
Outubro, 2001
77
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHA
Actualmente: 20.000 pixels (Leica ADS40),(Multi-Bandas, maior ganho)
LH Systems (ex-.Leica Geosystems)Wide- Angle Aircraft Camera (WAAC)
MARS96 Mission Operacional 1998
WAOSS (Wide Angle Optical Stereo Sensor
http://phot.epfl.ch/workshop/wks99/2_2.html#1.%20Introduction
78
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHALH Systems (ex-.Leica Geosystems)
Wide- Angle Aircraft Camera (WAAC)
CARACTERÍSTICAS
Princípio 3 line CCD stereo sensor
Pixels por linha CCD 12,000
Dimensão do Pixel 6.5 µm
Resolution Radiométrica 8 bit (0 – 256)
FOV (across track) 52°
Focal length 80 mm
Fiada 3.100 m 3,000m (1,9 mi) pixel de 25 cm (ao solo)
Stereo angles 17°, 25°, 37°
Recording interval per line 1.2 ms
Filter range (at l 50) Panchromatic, 465nm – 680nm
http://phot.epfl.ch/workshop/wks99/2_2.html#1.%20Introduction
79
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES EM LINHA
INSTABILIDADE NA ATITUDE DAS PLATAFORMAS
CORRECÇÃO SOBRE A IMAGEM
SEN
TID
O D
E VÔ
O
RollPitch
80
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
EXPLORAÇÃO PLANETÁRIA
HRSC (High Resolution Stereo Camera)
Mars Express
81
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SISTEMATIZAÇÃO DOS SENSORES
DEFINIÇÕESRADIÓMETRO
Sensor que integra toda a energia recebida, dentro
de uma determinada amplitude de radiação.
ESPECTRÓMETRO
Sistema que permite a difração completa das diferentes radiações
recebidas, dentro de uma determinada amplitude.ESPECTRO-RADIÓMETRO
Sensor que separa e regista as diferentes radiações recebidas,
dentro de uma determinada amplitude.
(ESPECTROSCÓPIO)
IMAGENS DE BANDAS ESPECTRAIS
82
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SISTEMATIZAÇÃO DOS SENSORES
ESPE
CTROM
ETRIA
MATR
ICIA
L RADIOM
ETRIA MATRICIAL
COMPOSIÇÃO MATRICIAL
ALTÍMETROS - SONDAS
ESPACIAL
ESPECTRAL ENERGÉTICO
POLARÍMETROSDISPERSÓMETROS
RADIÓMETROSESPECTRORADIOMETRIAESPECTRÓMETROS
83
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SISTEMATIZAÇÃO DAS PLATAFORMAS POSIÇÃO DO SISTEMA DIRECCIONAL
E TIPO DE REGISTO
OPTO-MECÂNICOS OPTO-ELECTRÓNICOS
Plano do ObjectoPlano da Imagem
84
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SISTEMATIZAÇÃO DAS PLATAFORMAS SENTIDO DO VARRIMENTO
E O TRAÇO DO VÔO
Pixel Linhade pixels
Planofocal
Transversal
Longitudinal
(Whiskbroom) (Pushbroom)
85
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SISTEMATIZAÇÃO DAS PLATAFORMAS PASSIVIDADE / ACTIVIDADE
ACTIVOPASSIVO
86
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES/PLATAFORMAS
PASSIVOS
PORVARRIMENTO
SEMVARRIMENTO
NÃOMATRICIAIS
MATRICIAIS
PancromáticosCor naturalInfra-vermelhos (mono)Infra-vermelhos a cores
Radiómetros de microondasSensores magnéticosEspectrómetros de Fourier
Camâra TVScanner de ângulo sólidoRadar passivo
Radiómetro de microondasScanner óptico-mecânico
NO PLANO DA IMAGEM
NO PLANO DO OBJECTO
87
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORESCLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES/PLATAFORMAS
ACTIVOS
(MATRICIAIS)
Radar de abertura realRadar de abertura sintética
NO PLANO DO OBJECTO
PORVARRIMENTO
Radómetro de microondasAltímetro de microondasLaser de profundidade (batimétrico)Lazer distânciómetro
SEMVARRIMENTO
(NÃO- MATRICIAIS)
88
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE MICROONDAS
SISTEMAS RADAR
Elementos de Estudo
Aula nº 9 dos Apontamentos de Teledetecção – Prof. Redweik
Cap.II –Sec. 2.4 – Detecção Remota – Ana Duarte Fonseca
Interferometria SAR e as suas aplicações – Engª Cristina Catita
89
fcul
TELEDETECÇÃO
SISTEMASRADAR
Interferometria de Microondas
Prof. A. Cordeiro Engenharia Geográfica
90
teledetecção SISTEMAS RADAR
CARTOGRAFIAPOR SISTEMAS ACTIVOS DE TELEDETECÇÃO
Comprimentos de onda de 1 cm a 1 m
Penetração deNúvensNevoeiroPoeirasChuvaVegetação
91
Banda λ (cm) Freq. (MHz)
Ka 0.75 1.1 40.000 26.500
K 1.1 1.67 26.500 18.000
Ku 1.67 204 18.000 12.500
X 204 3.75 12.500 8.000
C 3.75 7.5 8.000 4.000
S 7.5 15 4.000 2.000
L 15 30 2.000 1.000
P 30 100 1.000 0.300
CARTOGRAFIAPOR SISTEMAS ACTIVOS DE TELEDETECÇÃO
teledetecção SISTEMAS RADAR
92
teledetecção SISTEMAS RADAR
Porquê e para quê?
A região espectral de operação permite a alta transmissão das ondas electromagnéticas na atmosfera
independente da iluminação solar, mesmo quando a atmosfera se apresenta nublada
ou durante precipitações, podendo assim gerar imagenssob as condições mais adversas.
O poder de transmissão das ondas electromagnéticas, por um determinado meio, é directamente proporcional ao comprimento de onda. Desta forma, quanto menor
a frequência do radar, maior será a sua penetração.
93
teledetecção SISTEMAS RADAR
Porquê e para quê?
Cobertura Global TerrestreSÉRIES CARTOGRÁFICAS(Precisão das Observações Geodésicas)
DINÂMICA TERRESTRE
Escala Gobal Tectónica de Placas
Escala Regional SismologiaVulcanologiaDinâmica dos GlaciaresRecursos MineraisGeotermalismoAquíferosArqueologia
94
teledetecção SISTEMAS RADAR
Factores de penetração da radiação
1. Humidade.2. Densidade da vegetação.3. Comprimento de onda.
→ Comprimentos de onda menores interagem com as camadas superficiais da vegetação.
→ Comprimentos de onda mais longos com as camadasinferiores da vegetação podendo, em alguns casos,até mesmo interagir com o solo ou ainda com o subsolo.
95
teledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas de radar
1. Imageadores:→ Sistemas de antena giratória→ Sistemas de visada lateral de abertura real (SLAR)→ Sistemas de visada lateral de abertura sintética (SAR).
2. Não imageadores:→ Dispersómetros→ Espectrómetros→ Altímetros
96
teledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas Imageadores de Radar
Fases e elementos
1. Um gerador de impulsos (~1000/s) transforma energia sob a forma de micro-ondas.
2. Um sistema transmissor irradia a ondas electromagnéticas.3. Um duplexer separa a onda emergente das ondas recebidas.4. Uma antena direccional modula e focaliza cada impulso numa
dada amplitude.5. Os impulsos recebidos pela antena são enviados para um
receptor que converte (e amplifica) para sinais vídeo.6. Um registador armazena a imagem num formato digital para
processamento posterior num monitor ou regista as imagens numa película.
97
teledetecção SISTEMAS RADAR
RADAR LATERAL (Aerotransportado)
Side-Looking Airborne Radar (SLAR)
98
teledetecção SISTEMAS RADAR
RADAR LATERAL
99
teledetecção SISTEMAS RADAR
RADAR LATERAL
Resolução ao Solo e Duração do Sinal
100
teledetecção SISTEMAS RADAR
RADAR LATERAL
Resolução ao Solo e Incidência angular
Incidência angular
Resolução Directa
Resolução ao Solo
Rs = c .τ2 cos α
τ - Duração do Sinal
τ = 0.1µ , α = 45º Rs = 21 m
( Rs )
101
teledetecção SISTEMAS RADAR
Resolução Azimutal e Abertura da AntenaRADAR LATERAL
Rα = GR β
GR = Alcanceβ = abertura da antena
6 Km 10.8 m
12 Km 21.6 m
β = 1.8 mrad
102
teledetecção SISTEMAS RADAR
Parâmetros da Resolução SLAR RADAR LATERAL
Zona dianteira( Frequências superiores)
Zona da retaguarda(Redução de frequência)
Desvio Doppler nulo
Resolução Azimutal( Condicionado pelo efeito Doppler)
Resolução ao Solo( Condicionado pela duração do Sinal)
Resolução espacial efectiva
103
teledetecção SISTEMAS RADAR
RADAR LATERAL
RELEVOCompressãoe Dilatação de Distâncias
(Possibilidade de Inversão)
104
teledetecção SISTEMAS RADAR
Radar de Abertura Sintética (SAR)
105
teledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas de Levantamento por Radar
Interferometria por duas antenasna emissão e recepção de impulsos
Onda TransmitidaOnda Recebida
teledetecção SISTEMAS RADAR
106
teledetecção SISTEMAS RADAR
DadosPROGRAMA
107
teledetecção SISTEMAS RADAR
SRTMPROGRAMACOMPARAÇÃO COM COBERTURAS EXISTENTES
Resolução SRTM: 30 m
Resolução da melhor cobertura:USGS GTOPO30 – 1 Km
108
teledetecção SISTEMAS RADAR
MISSÕES PLANETÁRIASMissão cartográfica MAGELLAN a Vénus
Agosto 1990 - Em órbita.Outubro 1994 - Descida na atmosfera.Levantamento Radar de 98 % do planeta.100 metros de resolução.
109
teledetecção SISTEMAS RADAR
Informações obtidas por Radar de MAGELLAN
110
SISTEMAS RADARteledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas de Levantamentopor Radar
Lagoas Ondas
Pela medição da intensidade do sinal reflectido, assim a imagem apresenta-se com tons mais claros ou mais escuros, determinados por diferentes estruturas, capacidades de absorção e tipos de reflectância das formações terrestres.
Urbano
Floresta
111
SISTEMAS RADARteledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas de Levantamentopor Radar
Sistema SIR-A do Space ShuttleAmazóniaBolívia
Baixas PlaníciesAltas Planícies
(300 Km – Altiplano > Amazónia)
112
SISTEMAS RADARteledetecção SISTEMAS RADAR
Sistemas de Levantamentopor Radar
INFORMAÇÃO E PENETRAÇÃO DAS MICROONDAS
As microondas de comprimento médio ( a partir de 5 cm), de grande comprimento no espectro
electromagnético, penetram não só as nuvens mas também a folhagem das florestas, formações do tipo solo
vegetal ou arenoso e a neve, pondo a “descoberto”informação não detectada por sistemas radiométricos de
menor comprimento de onda.
113
SISTEMAS RADARteledetecção SISTEMAS RADAR
Rede hidrográfica primária Rede hidrográfica fina
Landsat TM - Bandas 754 ERS-1 SAR C-Band
114
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
LIGHT DETECTION AND RANGING - LIDAR
Medição Óptica de Raios Laser Reflectidos
115
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
LIDAR
CARACTERÍSTICAS
1. Emissão de radiação electromagnética em ondas ultra-curtas (1-10 µm). 2. Existência de um sistema de focagem para o sensor.3. Maior resolução geométrica que o radar (microondas).4. Bastante sensível às perturbações atmosféricas.
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
1. BATIMETRIA (Topografia sub-aquática). 2. ALTIMETRIA perfis altimétricos e DSM’s 3. Determinação da biomassa4. Grau de Poluição atmosférica e em superfícies aquáticas.
116
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
LIDAR
BATIMETRIAS1
S2Intervalo (t)
S0
Raio LaserreflectidoRaio Laser
emitido
FundomarítimoS2
S1
Profundidade
H = c • T / 2
117
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
Varrimento Laser (Laserscanning)
CARACTERÍSTICAS
1. Medição de distâncias (Objecto natural como reflector). 2. Varrimento perpendicular à linha de vôo.3. Utilização de sistemas de coordenadas do vector (GPS/INS).4. Amostragem possível de alta densidade.5. Utilização aerotransportada (aviões, helicópteros) e terrestre.
PRINCIPAIS APLICAÇÕESPRINCIPAIS APLICAÇÕES
1. DTM de zonas com coberto vegetal.2. DSM (Digital Surface Model) de zonas urbanas.3. Implantações e controlos industriais.
118
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
Varrimento Laser (Laserscanning)
SISTEMAINTEGRADO DE
GEORREFERENCIAÇÃO
119
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
Varrimento Laser (Laserscanning) Impulso
RecepçãoTempo
120
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
Varrimento Laser (Laserscanning) IMAGENS A DIFERENTES NÍVEIS
Terreno “nú”
Copas das árvores
121
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
SENSORES ACTIVOS DE LASER
LIDAR / LIF (Laser Induced Flurescence)
CARACTERÍSTICAS
1. Sistema Lidar, com sensibilidade a menores frequências reflectidas. 2. Reconhecimento da capacidade de fluorescência dos objectos.3. Utilização de detectores multiespectrais.
PRINCIPAIS APLICAÇÕESPRINCIPAIS APLICAÇÕES
1. Poluição aquática (manchas de petróleo, infestantes clorofílicos, etc)2. Poluição atmosférica.
122
teledetecção PLATAFORMAS E SENSORES
III
PODER DE RESOLUÇÃO DOS SENSORES
123
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
PODER DE RESOLUÇÃO DOS SENSORES
GEOMÉTRICA (ESPACIAL)ESPECTRAL
RADIOMÉTRICATÉRMICA
TEMPORAL
124
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
DETECTORES
Sistemas que integram os Sensores propriamente ditos.
SISTEMA DE COLECTASistema do orientação do sinal para o Sensor.
SENSORSistema de transformação da radição em sinal electrico.
PROCESSADOR
Sistema de transformação do sinal eléctrico, dando-lhe as características desejadas.
125
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO ESPACIAL
Imagens digitais
Dimensão do pixel à escala do objecto observado.
Emulsões fotográficasDimensão mínima do objecto observado, distinguível no produto da Teledetecção.
GeralA mais pequena unidade de distância
que pode ser discriminada numa medição.
126
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
EMULSÕES FOTOGRÁFICAS
Pág.214
A Resolução é função do poder separador expresso em linhas duplas por milímetro
127
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
EMULSÕES FOTOGRÁFICAS
FUNÇÃO de TRANSFERÊNCIA DE CONTRASTE
Relação entre o contraste do objecto (K)e o contraste da imagem (K´), após transmissão. C´ =
K´K
K = Imax
IminFACTORES QUE AFECTAM OS PARÂMETROS (K e K´ )*
1. Sensibilidade da Emulsão2. Rapidez da Emulsão3. Resolução do sistema óptico4. Velocidade da câmara.
* Para um dado tempo de exposição.
128
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
IMAGENS DIGITAIS
Resolução determinada pelo Campo de Visão Instantâneo - CVI (IFOV) relativo a um sensor unitário
DR- 41
Mas também …… pelo valor de radiância contrastante,ou seja:
O CVI deve ser próximo doElemento de Resolução Efectivo (ERE).
ERE – Área à qual é atribuído um valor únicode radiância, não se desviando de mais de 5 %
da radiância relativa efectiva.
129
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO ESPECTRAL
Amplitude dos intervalos de comprimento de onda nos quais a radiação electromagnética é registada.
( Intervalos mais estreitos → Maior resolução espectral )(Maior resolução espectral → Assinaturas espectrais mais rigorosas )
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICANIVEL RADIOMÉTRICO (NR) → Intensidade do sinal medido pelo sensor.
NR = G • L + ODesvio (Offset)RadiânciaGanho
130
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA
DR- 38
SENSIBILIDADERADIOMÉTRICA
Constante de proporcionalidade entre o sinal de saída e o fluxo
incidente no sensor.
CALIBRAÇÃO Deterninação da sensibilidade radiométrica do sensor.
131
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA
Menor variação da intensidade do sinal, identificada pelo sensor. Função de Calibração Inversa
Quantidade de tons diferentes possíveis de serem representados, a partir do registos de um sensor.
POTÊNCIA RADIOMÉTRICA RESOLVENTE (em bits)
MSS 4-5-6 ⇒ 7 bits (128 NR) MSS 7 ⇒ 6 bits ( 64 NR)Landsat TM ⇒ 8 bits (256 NR)SPOT Pan ⇒ 8 bits (256 NR)
132
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICANÚMERO DE NÍVEIS RADIOMÉTRICOS
VISUALIZAÇÃO
2 4ACUIDADE DE VISUALIZAÇÃO
A vista humana dificilmente distingue mais de 30 níveis de cinzento, numa imagem. 8 16
TRATAMENTO COMPUTACIONAL
O tratamento e análise digital ultrapassa a capacidade humana, permitindo um muito maior grau de discriminação dos NR. 32 64
133
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RAZÃO SINAL / RUÍDO
RUÍDO – Variação não previsível na medição do sinal
Mais importante que o conhecimento dos valores absolutos do Sinal e do Ruído é o conheciemnto da razão sinal/ruído.
RUÍDO EXTERNO
Óptica do sistema.Vibrações do sistema óptico.Filtragem inadequada.Imprecisões relativas ao CVI.Dispersão Aleatória das REM.
RUÍDO INTERNO
Imperfeições no sensor.Processamento imperfeito.
134
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO TÉRMICA
Menor diferença de temperatura medida pelo sensor, para uma dada temperatura de um corpo.
Nas
cer
do S
ol
Pôr
do S
ol
Solo
e roc
has
Água
Variação diurna do grau de emissividade térmica
dos corpos
135
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
TELEDETECÇÃO TÉRMICA
DIURNA
NOTURNA
136
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
TELEDETECÇÃO TÉRMICA
Movimentação de Objectos DIURNA
137
teledetecção RESOLUÇÃO DOS SENSORES
RESOLUÇÃO TEMPORAL
Intervalo de tempo decorrido entre duas passagens sucessivas sobre o mesmo ponto de
uma determinada órbita.
Satélite ∆t
SPOT 26 dias
LANDSAT 1-3 18 dias
LANDSAT 4-5 16 dias
NIMBUS 7 6 dias
ERS-1 3 dias
TIROS - N 12 horas (Meteorológico)
NOAA 12 horas (Meteorológico)
Meteosat 30 min. (Meteor.geoestac.)
138
teledetecção
IV
PROCESSAMENTO E ANÁLISEDE IMAGEM(COMPLEMENTOS)
139
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGEM
Extracção de informação qualitativa e/ou quantitativanecessária para determinadas aplicações
FASEAMENTO GERAL PÓS-AQUISIÇÃO
RECONSTITUIÇÃO PROCESSAMENTO EXPLORAÇÃO
Outras significações
Extracção de Informação
RestauraçãoRecuperação
Condicionamento
140
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
Correcção dos valores radiométricos registados pelos sensores que, por influência externa ou falha interna, não são coerentes com os seus
vizinhos ou proporcionais às radiâncias espectáveis dos objectos.
RADIOMÉTRICA
Correcção das posições absolutas ou relativas resultantes de anomalias na atitude, posição e
velocidade das plataformas.GEOMÉTRICA
141
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
RADIOMÉTRICA
ProblemasCausas
Humidade atmosférica elevadaValores uniformemente elevados
Falhas de determinados sensoresAlinhamentos sem informação
Linhas desfasadas (striping) Falhas de calibração dos sensores
Diminuição imprevisível e aleatória do desempenho dos sensores ou da transmissão dos dadosRuído aleatório
142
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
RADIOMÉTRICA
Ajustamentos (Reamostragem)(Ajustamentos cosméticos, orientados para o valor mais provável)
PARÂMETROSEstatísticos: Médias, Desvios Padrão (s), Frequências (Histograma).
CRITÉRIOSNR = Níveis radiométricossk , sr estimativas de
desvio padrão das imagens
De vizinhança:
NR i, j, k = NR i-1 , j, k
NR i, j, k = ( NR i−1 , j, k + NR i+1 , j, k) /2
Inter-bandas:NR i, j, k = ( sk / sr ) NR i, j, r − ( NR i−1 , j, r + NR i+1 , j, r)/2 +( NR i−1 , j, k + NR i+1 , j, k)/2
(banda k – a corrigir - e a banda r, de referência)
143
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
RADIOMÉTRICA
Ajustamentos (Reamostragem)(Ajustamentos cosméticos, orientados para o valor mais provável)
CRITÉRIOS
Método Linear:
I. As distribuições são idênticas de sensor para cada sensor.II. O sinal de saída é função linear do sinal de entrada.
1. Estabelecimento do valor médio provável do histograma da imagem (X).→ média dos valores médios ( xi) dos histogramas dos sensores
2. Estabelecimento da variância provável do histograma da imagem (S2).
3. Determinação do valor mais provável
144
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
GEOMÉTRICAPrincípio Geral
Qualquer deslocação ou redefinição espacial (geométrica) de um pixel não deve alterar o seu valor radiométrico em absoluto ou, pelo menos, relativamente à sua vizinhança.
TransformaçõesHelmert ( n ≥ 2 )
( n ≥ 3 )AfimPolinomial ( n ≈ 10 → µ ≈ 0.7 px ) ( 11ª Aula - PDI )
145
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
RECONSTITUIÇÃO
GEOMÉTRICAAplicações
Georreferenciação.
Aproximação geométrica de sensores.Redução da distorção panorâmica.
Redução das distorções de imagens de cartas.
Ortoprojecção (Rectificação ortogonal)
Correlação de imagens (Orientação relativa automática)
146
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
CONDICIONAMENTO (PROCESSAMENTO)
Conjunto de procedimentos de modo a reordenar ou realçar a informação contida nas imagens reconstituidas.
PROCEDIMENTOS GERAIS
Sobre o domínio espectral.(Sobre o domínio espacial.
Sobre os níveis de cinzento (NR).
147
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
CONDICIONAMENTOPROCESSAMENTO ESPECTRO-ESPACIAL
TRANSFORMAÇÕES
LINEARES
ARITMÉTICAS
→ Novas bandas, por combinações lineares.
→ Novas bandas, por operações aritméticas entre bandas.
DE FOURIER→ Novas bandas, por representação num espaço de frequência.
TEXTURAIS→ Novas bandas, por representação da textura numa vizinhança.
148
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
REALCE (Processamento)
Ajustamento da imagem a uma melhor apreciação visual do operador.
SEGMENTAÇÃO
Delimitação de zonas homogéneas em função de um determinado atributo dos objectos das imagens.
RECONHECIMENTO
Identificação dos objectos em função da sua forma e natureza (conteúdo).
149
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)21
3 4
Imagens RESURS-O1(160 m)
banda 1 ... 0.5 - 0.6 µm banda 2 ... 0.6 - 0.7 µm banda 3 ... 0.7 - 0.8 µm banda 4 ... 0.8 - 1.1 µm
150
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)
Imagens RESURS-O1FORMATO BIL (160 m)
Band Interleaved by Line
110 115 138 215 ... linha 1 da banda spectral 172 85 97 105 ......... linha 1 da banda spectral 2218 172 160 35 .... linha 1 da banda spectral 3156 134 129 92 .... linha 1 da banda spectral 4111 115 142 210 ... linha 1 da banda spectral 269 83 96 104 ....... linha 2 da banda spectral 2
BILIDRIS( BIL + metadados → )
151
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBand Interleaved by Line
Parameter
IDENTIFIER DATETIMECENTER_LATCENTER_LONNW_LATNW_LONNE_LATNE_LONSW_LATSW_LONSE_LATSE_LON
Description
Unique name of standard product Acquisition date, year/month/dayAcquisition start time (UTC), hour/minuteScene Centre Latitude, degrees minutesScene Centre Longitude, degrees minutesNorth-West Corner Latitude, degrees minutesNorth-West Corner Longitude, degrees minutesNorth-East Corner Latitude, degrees minutesNorth-East Corner Longitude, degrees minutesSouth-West Corner Latitude, degrees minutesSouth-West Corner Longitude, degrees minutesSouth-East Corner Latitude, degrees minutesSouth-East Corner Longitude, degrees minutes
Example
SK950…E015950709090550 1515 5353 2712 952 821 2448 710 4846 5719 8
DADOS → BILIDRIS (→ Graus e decimais)
152
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBand Interleaved by Line
DADOS → BILIDRIS
Parameter PROD_BANDSDEVICETRANSMISSIONMISSIONSTATIONIMGFILENCOLSNROWSNBANDSLAYOUT
DescriptionImage bands in the product (1-4 digits)Instrument device numberDirect data dump or tape-recorder playbackResurs-O1 missionGround station where data is receivedName of the file with image dataNumber of columns in the image fileNumber of lines in the image fileNumber of bands in the image fileOrganisation of bands in the image file
Example 1234SK1DIRECT3Kiruna AL191021.bil400037504BIL
153
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)1
salzbg1
154
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)2
salzbg2
155
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)3
salzbg3
156
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)4
salzbg4
157
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(ENHANCEMENT)
1
Imagem de baixo contraste
158
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(Enhancement)Expansão linear de contraste (Stretch)
(Possibilidade de redução de contraste)
159
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO REALCE(Enhancement)Expansão contraste por Histograma
160
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO COMBINAÇÃO DE IMAGENS
161
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO COMBINAÇÃO DE IMAGENS
COMPOSIT
162
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO COMBINAÇÃO DE IMAGENS
COMPOSIT
index = blue + (green*6) + (red*36)
163
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Matriz de Variâncias / Co-variâncias
VAR/COVAR
tm1 tm2 tm3 tm4 tm5 tm7
tm1 3087.33 2070.67 2530.54 974.94 -517.63 -34.25
tm2 2070.67 1546.11 1842.13 844.92 -359.73 -54.99
tm3 2530.54 1842.13 2218.84 960.56 -411.23 -38.62
tm4 974.94 844.92 960.56 1063.28 106.61 -22.00
tm5 -517.63 -359.73 -411.23 106.61 1021.40 482.89
tm7 -34.25 -54.99 -38.62 -22.00 482.89 290.16
164
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Matriz de Correlações
COR-MATRX TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM7
TM1 1.000000 0.947761 0.966847 0.538101 -0.291492 -0.036191
TM2 0.947761 1.000000 0.994571 0.658977 -0.286261 -0.082100
TM3 0.966847 0.994571 1.000000 0.625371 -0.273162 -0.048126
TM4 0.538101 0.658977 0.625371 1.000000 0.102303 -0.039612
TM5 -0.291492 -0.286261 -0.273162 0.102303 1.000000 0.887027
TM7 -0.036191 -0.082100 -0.048126 -0.039612 0.887027 1.000000
165
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Variabilidade das Componentes Principais
COMPONENTES C1 C2 C3 C4 C5 C6
% Var. 77.51 14.42 6.45 1.08 0.37 0.06Valor Próprio 7274.64 1353.37 605.34 101.62 34.36 5.92
As percentagens mostram quanta variância é expressa pelas componentes: Só as 3 primeiras componentes agregam 98.38 %
de toda a informação contida nas 6 imagens!
166
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOEXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Vectores Próprios (por Valor Próprio)
eigvec.1 0.637395 -0.024205 -0.332783 -0.664908 0.078396 -0.132783
eigvec.2 0.453689 0.032000 0.011831 0.568448 0.035183 -0.684566
eigvec.3 0.551395 0.026079 -0.050350 0.419740 0.048126 0.716756
eigvec.4 0.250048 0.409488 0.816091 -0.233731 -0.101826 0.000000
eigvec.5 -0.111267 0.798522 -0.256041 0.062861 -0.203832 0.000000
eigvec.6 -0.019534 0.384777 -0.388984 0.000205 0.000000 0.000000
1 2 3 4 5 6
167
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Quantidade (importância relativa) de Informação Imagem / Componente
CARGA C1 C2 C3 C4 C5 C6
taurtm1 0.978414 -0.016026 -0.147356 -0.120630 0.008270 -0.005814
taurtm2 0.984110 0.029939 0.007403 0.145732 0.005245 -0.042358
taurtm3 0.998401 0.020367 -0.026299 0.089826 0.005989 0.037021
taurtm4 0.654042 0.461983 0.615764 -0.072257 -0.018305 0.000000
taurtm5 -0.296944 0.919171 -0.197110 0.019828 -0.037385 0.000000
taurtm7 -0.097810 0.830999 -0.561843 0.000121 0.000000 0.000000
168
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Níveis de cinzento projectados nas Componentes Principais
C2 C3C1
169
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Níveis de cinzento projectados nas Componentes Principais
C5 C6C4
170
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Aplicações das Imagens segundo as Componentes Principais
Realce de determinadas categorias de objectos.
Redução da informação (retendo a mais importante).
Apoio à classificação da informação (segmentação).
171
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS
Diagramas de Dispersão
SCATTER
172
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOSEGMENTAÇÃO
OBJECTIVOS GERAIS
SEGMENTAÇÃO DE ZONAS HOMOGÉNEASDelimitação de regiões em função de um determinado atributo (padrão).
SEGMENTAÇÃO POR CONTORNOS
Delineação de limites ou fronteiras de regiões ou objectos lineares.
173
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
SEGMENTAÇÃO ESPECTRAL
SEGMENTAÇÃO EM AMPLITUDE
SEGMENTAÇÃO TEXTURAL
Delimitação de zonas homogéneas em função de assinaturas espectrais médias dos objectos.
Delimitação de zonas em função do nível radiométrico (NR) dos pixels.
Delimitação de zonas em função da repetição de padrões de variabilidade do NR (estrutura) dos pixels. (Proc.complexos)
(Unicanal)
(Unicanal)
(Multicanal)
SEGMENTAÇÃO DE ZONAS HOMOGÉNEAS
Limiarização.
Classificação
174
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOLIMIARIZAÇÃO
1 se t1 ≤ f (i, j) ≤ t2 f (i, j) ∈ Dg (i, j) =
0 de outro modo. t1 , t2 ⇒ limiares.
175
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOLIMIARIZAÇÃO
Imagem optimizada
Limiares afastados Limiares próximos
176
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOLIMIARIZAÇÃO
CARACTERÍSTICAS E CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO
Facilidade de aplicação e modelação.
Eficiente em imagens contrastadas e com ruído não significativo.
Natureza multimodal clara do histograma da imagem
177
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOSEGMENTAÇÃO
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOSEGMENTAÇÃO
SEGMENTAÇÃO POR CONTORNOS
1. Bacias de Escoamento (Watershed)
Aplicação de transformações definidas no âmbito da Morfologia Matemática
2. Gradiente (Zero-crossing)Filtros lineares
Filtros morfológicos
178
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBACIAS DE ESCOAMENTO
( Watershed )
179
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBACIAS DE ESCOAMENTO
( Watershed )
Recuperação das “linhas de festo” de uma imagem numérica (máximos locais), considerada como
representativa de uma superfície irregular (relevo), por simulação de um “preenchimento” ou limiarização dos níveis de cinzento inferiores, a partir de mínimos locais.
Linha de “Separação de Águas” (LSA).
180
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBACIAS DE ESCOAMENTO
( Watershed )SOBRE-SEGMENTAÇÃO
181
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOBACIAS DE ESCOAMENTO
( Watershed )MARCADORES
182
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
CLASSIFICADORES
Dispersão amostral
(Mín. / Máx.)
183
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
CLASSIFICADORES
Médias amostrais
184
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
AMOSTRAGENS
Espaços amostrais
Bandas 1 / 2
185
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
AMOSTRAGENS
Espaços amostrais
Bandas 4 / 5
186
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
CLASSIFICADORES
RÍGIDOS (ABSOLUTOS)Distância mínima às médias amostraisParalelipípedo
Máxima Verosimilhança
FLEXÍVEIS (RELATIVOS)
DifusosRedes Neuronais
187
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
DISTÂNCIA MÍNIMA (Euclidiana)
VANTAGENS
Simplicidade (1)
INCONVENIENTES
Classificações incorrectas (2)
(Classes de grande dispersão)
188
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
DISTÂNCIA MÍNIMA (Normalizada)
Isolinhas de desvio padrão
VANTAGENS
Simplicidade (1)Classificações menos
incorrectas (2)
189
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
PARALELIPÍPEDO
Caixas de unidades de desvio padrão
VANTAGENS
Execução rápida.
INCONVENIENTES
Classificações incorrectas
(Dispersão “nubelar”)
190
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
PARALELIPÍPEDO
(Modificado)
191
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
MÁXIMA VEROSIMILHANÇA
Determinação estatística da
probabilidade de pertença a uma classe
PARÂMETROSVector médioMatriz de covariância
DISTRIBUIÇÃONormal (assumida)
192
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃOCLASSIFICADORES
MÁXIMA VEROSIMILHANÇA
193
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
CONDIÇÕES PREFERENCIAISDE APLICAÇÃO NÃO-SUPERVISADA
1. Nível de ruído não significativo2. Pequena variabilidade intra-classe
Classes espectrais independentes,mas com algum desvio das classes reais.
194
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
CONDIÇÕES PREFERENCIAISDE APLICAÇÃO SUPERVISADA
1. Classes espectrais suficientemente disjuntas2. Amostragens representativas
Classes espectrais próximas da realidade,mas com alguns desvios na sua
distribuição espacial.
195
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
INTRODUÇÃO DECONHECIMENTO CONTEXTUAL
Valores da vizinhançaPIXELS ISOLADOS
CONJUNTOS MAL CLASSIFICADOS Conhecimento Prévio
196
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
PROCEDIMENTOSPRÉ-CLASSIFICAÇÃO
Fusão de pixels em regiões homogéneas, sujeitas a classificação.
Ex.: Limiarização de classes ou grupos de classes distintas.
197
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
PROCEDIMENTOSPÓS-CLASSIFICAÇÃO
1. Repetição da classificação, tendo em conta a classificação dos pixels da vizinhança
2. Repetição da classificação, tendo em conta informação contextual prévia
198
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
PROCEDIMENTOS CONJUGANDOCONHECIMENTO CONTEXTUALE CONHECIMENTO PRÉVIO
A classificação de cada pixel da imagem depende simultâneamente dos seus níveis de cinzento e do seu contexto (níveis de cinzento dos pixels vizinhos).
199
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESMÁXIMA VEROSIMILHANÇA
CONHECIMENTO CONTEXTUAL
1. A classificação contextual baseia-se no Classificador de Erro Mínimo de Bayes.
2. Cada pixel x0 é representado por um vector ξ que inclui o seu nível de cinzento e os de
uma determinada vizinhança.
200
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
VECTOR CONTEXTUAL
kixVx
xfxfxf
i
k
,...,0)(
])(),...,(),([
0
10
=∈
=ξ
V = Vizinhança de x0
201
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
[ ]Rik ωωωθθθθη ,...,,),...,,( 2110 ∈=VECTOR DA CLASSIFICAÇÃO
),...,,(~21 kθθθη =
CLASSIFICAÇÃO DA VIZINHANÇA
ωs = Classes consideradas
202
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
VIZINHANÇAS
Em geral:k = 4, 8.
Vizinhança 8.Vizinhança 4.
203
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
CLASSIFICAÇÃO CONVENCIONAL PELO ERRO MÍNIMO
serωθ =0
))(|(max))(|( 0,...,1
0 xfPxfP sRs
r ωω=
=
x0 ⇒ ωr se essa probabilidade for máxima
204
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
CLASSIFICAÇÃO CONTEXTUAL
serωθ =0
)|(max)|(,...,1
ξωξω sRs
r PP=
=
x0 ⇒ ωr se a probabilidade de xi for máxima
205
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
PROBABILIDADE A POSTERIORI
)()()|(
)|(ξ
ωξωξω
pPp
P sss =
Teorema de Bayes
206
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
FASEAMENTOAlgoritmo
1. Formação, para cada pixel, do seu vector contextual ξ .
2. Determinação dos parâmetros da distribuição de probabilidade p(ξ|ωs) e P(ws), a partir do conjunto de treino.
3. Cálculo das probabilidades máximas a priori P(wr|ξ), introduzindo-as na classificação contextual.
207
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
Classificaçãonão contextual
Classificaçãocontextual
ClassificaçõesDados
208
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
Algoritmo Contextual – FASE 2
Dados Classificações
Parâmetros de probabilidade a partir dos conjuntos de treino
209
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL
Dados
Classificações
Algoritmo Contextual – FASE 3
Passo Inicial
Classificação contextual a partir das probabilidades
máximas a priori
Classificações
210
teledetecção PROCESSAMENTO E ANÁLISE
EXTRACÇÃO DE INFORMAÇÃO
CLASSIFICADORESCONHECIMENTO CONTEXTUAL Dados
Algoritmo Contextual – FASE 3
Passo Recursivo
Classificação contextual a partir das probabilidades
máximas a prioriClassificações
Classificações
211
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
V
APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
212
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
CONTRIBUTOS DA TELEDETECÇÃO
1. Fornecem ao ser humano uma visão global e registada da realidade, em particular da superfície do globo.
2. Alargam a exploração de dados a diferentes resoluções espaciais, temporais e espectrais, reproduzindo a sua capacidade estereoscópica e ultrapaçando a capacidade do olho humano.
3. O seu volume crescente vai ao encontro do imparável aumento do desempenho das plataformas informáticas.
213
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
AGRICULTURA
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
USO E OCUPAÇÃO DO SOLO
APTIDÃO E FITOSANIDADE
PLANEAMENTO DE SEMENTEIRAS
QUANTIFICAÇÃO E MOMENTO DAS COLHEITAS
Objectivos cada vez mais apoiados pelo aumento recente de resoluções espaciais e temporais e espectrais
214
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
AGRICULTURACARTOGRAFIA AGRÍCOLA
IDENTIFICAÇÃO DA OCUPAÇÃO
DELIMITAÇÃO DAS UNIDADES
QUANTIFICAÇÃO DA PRODUÇÃO
Sistemas multiespectraisPLATAFORMASSistemas activos (Radar)
Imagens multitemporaisAmostragens de campo
INFORMAÇÃO
Classificação / SegmentaçãoALGORITMOS
215
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
AGRICULTURAINVENTÁRIO AGRÍCOLA PERMANENTE
Base de Estudos Específicos
Estatísticas agrícolas Previsão de colheitas Sistemas de rotatividade das culturas Avaliação da produtividade dos solos Factores constrangedores das culturas Efeitos de intempéries (seca e inundações) Monitorização das actividades agrícolas etc.
216
teledetecção APLICAÇÕES DA TELEDETECÇÃO
AGRICULTURAPOLÍTICA AGRÍCOLA PERMANENTE
Base de Estudos Específicos
Estatísticas agrícolas Previsão de colheitas Sistemas de rotatividade das culturas Avaliação da produtividade dos solos Factores constrangedores das culturas Efeitos de intempéries (seca e inundações) Monitorização das actividades agrícolas etc.
217
teledetecção
VI
SISTEMAS SATELITÁRIOS DE TELEDETECÇÃO
218
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
SISTEMAS SATELITÁRIOS DE TELEDETECÇÃO
Sistemas ou Programas Satelitários de Teledetecção constituem um conjunto de
Estruturas (Segmentos), Tecnologia e Equipamentos que concorrem para a Captação, Tratamento e Difusão (comercialização) de um
produto de Teledetecção Via Satélite.
219
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
PRINCIPAIS DADOS E CARACTERÍSTICAS
DATA INÍCIO (COLOCAÇÃO EM ÓRBITA) ou PREVISÃO
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
NATUREZA DA INFORMAÇÃORESOLUÇÃO ESPECTRAL
CARACTERÍSTICASORBITAIS (NATUREZA, INCLINAÇÃO, ALTITUDE)RESOLUÇÃO ESPACIALRESOLUÇÃO TEMPORALESTEREOSCOPIAFAIXAVARRIMENTO
EVOLUÇÕES PREVISTAS
220
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
LANDSAT MSS – MULTI SPECTRAL SCANNER 1972 – (Exp.) – 1983 (2,3)Operacionais: 5 (84) / 7 (99)(ERTS-1 EARTH RESOURSE TECHNOLOGY SATELLITE)
OBJECTIVO INICIAL : Previsão de Culturas (Produção Extensiva)
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 6 Canais
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.2 º - Equat. 9.45 h – 99 min. - 705 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 79 mRESOLUÇÃO TEMPORAL: 16 dias
EVOLUÇÕES PREVISTAS – Continuidade das características
ESTEREOSCOPIA – N/AFAIXA: 2875 KmVARRIMENTO: Scanner (Whiskbroom)
Imagem RBV de Landsat 3
221
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
SPOT – SYSTEME PROBATOIRE D’OBSERVATION DE LA TERRE 1986 (SPOT 1)2002 (SPOT 5)
OBJECTIVO PRINCIPAL : Produção Agrícola Minifúndio Intensivo
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + 4 - Canais: 3 XS , 1 Pan / 4 Vegetação
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.7 º - Equat. 10.30 h – 101.4 min. - 832 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 20 - 10 – 5 m (2.5 HRG) RESOLUÇÃO TEMPORAL: 26 dias ( 1 – 7 , visada lateral)ESTEREOSCOPIA (27º Lateral)FAIXA: 950 KmVARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
EVOLUÇÕES PREVISTAS – Continuidade das características
222
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
LANDSAT THEMATIC MAPPER1982 – LANDSAT 4
OBJECTIVO PRINCIPAL : Produção Agrícola Intensiva
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 7 Canais (Visível – Infra-vermelho – Térmico)
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.2 º - Equat. 9.45 h – 99 min. - 705 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 30 (35 ef.) – 15 (Pan) - 120 mRESOLUÇÃO TEMPORAL: 16 diasESTEREOSCOPIA – N/AFAIXA: 2875 KmVARRIMENTO: Scanner (Whiskbroom)
EVOLUÇÕES PREVISTAS – Continuidade das características
223
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
LANDSAT MSS, ETM+ (ENHANCED THEMATIC MAPPER )
PERÍODOS OPERACIONAIS
19722 3 4 5 6 7 8 9 0 12 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 67 8 9 0 12 3 4 5 6
1980 1990 2000
Landsat 1 MSS
Landsat 2 MSSLandsat 3 MSS
Landsat 4 MSS, TMLandsat 5 MSS, TM
Landsat 7 ETM+
224
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
LANDSAT MSS, ETM+ (ENHANCED THEMATIC MAPPER )
COBERTURA DAS ESTAÇÕES DE RECEPÇÃO
225
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
IKONOS 2 1999
OBJECTIVO PRINCIPAL : Tecidos Urbanos (Alta Resolução) / Recursos Naturais
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + Pan
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.1 º - Equat. 10.30 h – 101.4 min. - 680 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 4 - 1 m (Pan) RESOLUÇÃO TEMPORAL: 1.5 - 2.9 dias ( Pan)ESTEREOSCOPIA N/AFAIXA: Km
EVOLUÇÕES PREVISTAS – 7 anos de actividade.
VARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
226
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
IKONOS 2 1999
227
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
Programa ERS /ESA1991 / 1995
OBJECTIVO PRINCIPAL : Interferometria Radar
INFORMAÇÃO: Imagem Radar Alta Resolução (SAR 5.3 GHz)
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliosíncrona – 98.52 º - Equat. 10.30 h (desc.) – 100 min. - 782 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 30 mRESOLUÇÃO TEMPORAL: 3 diasESTEREOSCOPIA – Possível (SAR).ANTENA – 10 x 1 m
EVOLUÇÕES PREVISTAS –Continuidade no Programa ENVISAT
228
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
Programa ERS /ESAA PLATAFORMA ERS
O Nível Médio Oceânico por Radar
229
teledetecção
Programa CBERS 1999
OBJECTIVO PRINCIPAL : Recursos Naturais (Imagens) / Radar
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + Pan
CARACTERÍSTICAS
RESOLUÇÃO ESPACIAL : 80 – 120 - 160 m (Pan) RESOLUÇÃO TEMPORAL: 26 dias ( Pan)ESTEREOSCOPIA - PossívelFAIXA: 120 - 890 Km (Resol. 260 m)VARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
EVOLUÇÕES PREVISTAS – 7 anos de actividade.
ORBITAIS: Heliossíncrona – 98.5 º - Equat. 10.30 h – 101.4 min. - 778 Km.
POLARIMETRIA RADAR: (HH, HV, VV, VH)
230
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
QUICKBIRD
OBJECTIVO PRINCIPAL : Recursos Naturais
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + Pan (11 bits)
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 97.2º - 93.5 min - 450 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 2.88 – 0.61 m (Pan) / Posic.Absol. 17 m (GPS) RESOLUÇÃO TEMPORAL: 1 – 3.5 dias ( Altas Latitudes)ESTEREOSCOPIA: 0 – 25ºFAIXA: 16.5 x 165 KmVARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
2001
EVOLUÇÕES PREVISTAS – 7 anos de actividade.
231
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
BandasEspectrais
Pan: 450 - 900 nmB: 450 - 520 nmG: 520 - 600 nmR: 630 - 690 nmIR: 760 - 900 nm
QUICKBIRD
Refinaria na Nigéria Resolução: 0.62 m
Índice de VegetaçãoCores Naturais Infra-vermelho Próximo
232
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
IRS – 1D 1995 - 97Pan: 0.50-0.75 µmB: 0.52-0.59 µmG: 0.62-0.68 µmIR1: 0.77-0.86 µmIR2: 1.55-1.70 µm
OBJECTIVO PRINCIPAL : Recursos Naturais
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + Pan
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.69º - 817 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 20 (23.7) – 5 (5.8) m (Pan) – Por reamostragemRESOLUÇÃO TEMPORAL: 24 diasESTEREOSCOPIA – N/AFAIXA: 16.5 x 165 Km
EVOLUÇÕES PREVISTAS –Continuidade das características.
VARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
233
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
RADARSAT - 21995
OBJECTIVO PRINCIPAL : Interferometria Radar
INFORMAÇÃO: Radar
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.6º - 798 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 3 mESTEREOSCOPIA – PossívelFAIXA: 500 KmPOLARIMETRIA: (HH, HV, VV, VH)
EVOLUÇÕES PREVISTAS – Continuidade das características.
234
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
RADARSAT - 2
MODOS OPERATÓRIOS
235
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
RADARSAT - 2 MODOS OPERATÓRIOS
236
teledetecção SISTEMAS DE TELEDETECÇÃO
PoSAT - 1 1993
OBJECTIVO PRINCIPAL : Investigação
INFORMAÇÃO: Multiespectral – 4 + Pan
CARACTERÍSTICASORBITAIS: Heliossíncrona – 98.69º - 790 Km.RESOLUÇÃO ESPACIAL : 2200 – 220 m (Pan)RESOLUÇÃO TEMPORAL: 14 diasESTEREOSCOPIA – N/AFAIXA: 1232 x 1267 Km / 123 x 127 KmVARRIMENTO: CCD (Pushbroom)
EVOLUÇÕES PREVISTAS – Continuidade das características.
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teledetecção
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