Objetivos do Curso Introdução à vida científica

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1 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

2 Feitura da Ciência Por que fazer ciência? Onde fazê-la?
Como fazê-la? Passos: O que fazer? Como fazer? Fazer Sumariação e codificação dos resultados Análise dos dados Obtenção de conclusões Discussão Redação do trabalho 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

3 Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto Jensen, J. R
Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto Jensen, J.R. Remote sensing of the environment, cap. 1

4 Conceito de SR 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.

5 Conceito de Sensoriamento Remoto
Fonte: Jensen, 2000

6 Histórico do Sensoriamento Remoto
    

7       

8    

9       

10 Espectro eletromagnético (1)
c = l x f c = velocidade da luz l = comprimento de onda f = freqüência

11 Espectro eletromagnético (2)

12 Radiação incidente

13 Radiação incidente e reflectância

14 Classificação dos Sensores
Quanto à região espectro em que operam região óptica região de microondas ou visível infravermelho próximo + médio infravermelho termal microondas multibandas (largas × estreitas) Quanto à fonte de energia passivos ativos 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)

15 Slater Manual of Remote Sensing Schott – Remote Sensing Chain

16 Níveis de Aquisição(1) Laboratório, campo, aéreo, orbital
Variáveis de cada nível Métodos em cada nível Produtos em cada nível Equipamentos

17 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

18 Componentes dos Sistemas Sensores
Componentes Básicos dos Sistemas Sensores ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO SISTEMA GERAL Sistema óptico Detector Processador de sinais (função de gerar um output)

19 Sistema Óptico 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, 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.

20 Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

21 Sistemas de Dispersão(cont.)
Sistemas de Dispersão(cont.)  ·     Prismas ·     Grades de Difração Usados num arranjo óptico similar a fim de produzir um espectro a partir de uma fonte de radiação qualquer.   

22 Sistema de dispersão – curvas espectrais (cont.)

23 Função do sistema de dispersão
Cor Azul Verde Vermelho

24 Conceito multiespectral

25 Conceito hiperespectral

26 Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

27 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. Figura de McCluney (1994), p. 194

28 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 Figura 7.15 de McCluney (1994), p. 207

29 CCD

30 Arranjo de detectores

31 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. Figura 7.20 de McCluney (1994), p. 229

32 Tipos de detectores

33 Componentes Básicos dos Sistemas Sensores
ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

34 Processamento de Sinais (1)
Processamento do Sinal Eletrônico Pré-amplificador Amplificador Filtro Passa-baixa Relação Sinal/Ruído 

35 Processamento de Sinais (2)

36 Dado

37 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

38 Arquitetura de uma Missão Espacial

39 Programas Espaciais

40 Estágios de uma Missão Espacial

41 Requisitos e limitações no projeto de um satélite

42 Análise Preliminares da Missão

43 Satélite: projeto e tamanho

44 Fases de um Programa Espacial

45 Quem é Quem num Programa Espacial?

46 Definição dos Objetivos de uma Missão Espacial

47 Definição dos Requisitos de Missão

48 Análise de Custo

49 Características da Carga Útil

50 Operação da Missão

51 Características do Satélite

52 Tipos de satélites e cargas-úteis

53 Tipos de Varreduras Ópticas

54 Métodos de Varreduras Ópticas
advantages matrix cover noise required

55 Exemplo de Características de um Sensor

56 Subsistemas de um Satélite

57 Programa espacial FORMATO DOS DOCUMENTOS Escopo do trabalho:
Responsável:  Entrada:  Saída:  Início:  Término:  Atividades incluídas:  Atividades excluídas: JPC GERÊNCIA DO PROGRAMA 2.1. Coordenação da Gerência do Programa Gerência de risco Gerência de comunicação Recursos humanos 2.2. Planejamento e acompanhamento da organização Gerência de cronograma Configuração/documentação 2.3.1.Gerência de configuração Gerência de informação/documentação 2.4. Gerência de custo

58 Programa espacial 2.5 Gerência de produção 2.6 Logística e contratos
Gerência de contratos 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 Arquitetura elétrica Arquitetura mecânica Análise térmica Comunicações

59 Programa espacial 5.2.5. Arquitetura informática
Análise de missão Cargas úteis Verificação 5.3. Asseguramento de produto Gerenciamento do asseguramento do produto Asseguramento da qualidade Asseguramento da segurança Asseguramento da dependabilidade Confiabilidade Software de asseguramento do produto EEE (electrical electronic elements) Especificação e aceitação de EEE Mteriais, partes mecânicas e processos 5.4. Câmera PanMux Gerência técnica Acompanhamento técnico 5.5. Subsistema Câmera MUX Gerência do subsistema

60 Programa espacial 5.5.2. Engenharia do subsistema 5.5.3. Óptica
Mecanismo e controle térmico Unidade de processamento eletrônico Testes GSE (ground support equipment) 5.6. Câmera IRS Gerência técnica Acompanhamento técnico 5.7. Câmera WFI Gerência técnica Engenharia do subsistema Óptica Testes GSE 5.8. Gravador de dados Gerência técnica Engenharia do subsistema Gravador de dados Testes GSE 5.9. DCS (sistema de coleta de dados) Gerência técnica Engenharia do subsistema Antena de UHF

61 Programa espacial 5.9.4. Antena de banda S 5.9.5. Transponder
Diplexador Transmissor de UHF Testes GSE 5.10. SEM (space environment monitor) Gerência técnica Acompanhamento técnico 5.11. PI-DT Gerência técnica Acompanhamento técnico 5.12. MW-DT Gerência técnica Engenharia do subsistema 5.13. Subsistema estrutura Gerência técnica Engenharia do subsistema Modelo estrutural 1 Modelo estrutural 2 Estrutura do CBERS 3 Estrutura do CBERS 4 Integração e testes do SM1 Integração e testes do SM2 5.14. Subsistema de controle térmico Gerência técnica Engenharia do subsistema Compartimento da bateria Integração e testes do TM Acompanhamento técnico

62 Programa espacial 5.15. Subsistema de controle de atitude
Gerência técnica Engenharia do subsistema AOCC Software embarcado Sensores e atuadores Testes do subsistema GSE Acompanhamento técnico 5.16. Subsistema de propulsão Gerência técnica Engenharia do subsistema Thrusters Tanques Válvulas, tranducers Pipelines Propelente Testes GSE Acompanhamento técnico 5.17. Subsistema de suprimento de energia Gerência Engenharia do subsistema SAG Shunt BDR AC/DC converters

63 Programa espacial 5.17.7. Bateria 5.17.8. Testes 5.17.8.1. GSE
5.18. Subsistema On-Board Data-Handling Gerência do subsistema Engenharia do subsistema CTU Flight software RTU TCU CDU Testes GSE Acompanhamento técnico 5.19. Subsistema do sitema de circuitaria Gerência do subsistema Acompanhamento técnico 5.20. Subsistema TT&C 5.21. EM AIT (electrical model) 5.22. CBERS-3 AIT (PFM) 5.23. CBERS-3 AIT (FM) 5.24. Modelo rádio-elétrico 5.25. EGSE 5.26. MGSE 6. SEGMENTO DE CONTROLE (SOLO) 6.1. Gerência 6.2. Engenharia de sistemas 6.3. Segmento de solo brasileiro

64 Programa espacial 7.2.1.3. Mission Operations Center
Gerenciamento Engenharia de sistemas Estações de TT&C Centro de controle Simulador de satélite Testes do segmento 6.4. Segmento de solo chinês 6.5. Testes 7. SEGMENTO DE APLICAÇÕES (SOLO) 7.1. Gerenciamento 7.2. Produção de imagens Management Systems Engineering Mission Operations Center Image Processing Center Image Assesment System Image Receiving Station Data Distribution Center Data Archiving Center DCS Mission Center Segment Tests Chinese 7.3. Aplicações Brasil Aplicação 1 (ex. Florestas)

65 Programa espacial 10. OPERAÇÃO DO SISTEMA 10.1. Controle do satélite
Aplicação 2 (Ex. Agricultura) 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 Brasil Treinamento China 10.2. Produção de imagens Brasil China

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67 Resoluções Espacial Espectral Temporal Radiométrica
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

68 Definição de Sensores

69 Conceito Multi Muli-estágio Multi-datas Multi-banda e multiespectral
Multipolarização Multidirecional Multi-realce

70 Sensores Fotográficos

71 Tipos de aerolevantamentos

72 Espectro eletromagnético(3)

73 Espectro eletromagnético (4)

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