GEOPROCESSAMENTO Aula 3: Da imagem ao mapa e fotointerpretação

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1 GEOPROCESSAMENTO Aula 3: Da imagem ao mapa e fotointerpretação
Prof. Maigon Pontuschka 2013

2 Resumo Introdução Imagens em 3D e Estereoscopia Escala
Distância dos Sensores à Superfície Terrestre Legendas SIGs – Sistemas de Informação Geográfica Cartografia temática

3 Da Imagem ao Mapa Transformar imagens em mapas significa transformar os dados obtidos a partir das imagens em informações – INTERPRETAÇÃO. Os mapas contém informação, enquanto as imagens contém dados que somente serão transformados em informações, segundo uma interpretação.

4 Exemplo de Mapa elaborado a partir da interpretação de uma imagem obtida por meio de um Sensor Remoto

5 Imagem LANDSAT-5

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7 A imagens de satélite e as fotografias aéreas são retratos da superfície terrestre, enquanto os mapas são representações, em uma superfície plana, do todo ou de uma parte da superfície terrestre, de forma parcial e por meio de símbolos. NOS MAPAS A REALIDADE É REPRESENTADA DE FORMA REDUZIDA E SELECIONADA.

8 Nas imagens o ambiente é representado em todos os seus aspectos (geologia, água, solo, relevo, vegetação, uso da terra, etc). Nos mapas, esses aspectos podem ser representados separadamente (mapa de solos, mapa da vegetação, etc).

9 A principal finalidade dos mapas é localizar áreas, objetos e fenômenos, além de facilitar a orientação no espaço e aumentar o conhecimento sobre o mesmo. O mapa constitui uma das formas mais antigas de comunicação, e era confeccionado a partir de observações no próprio terreno. Com o advento do sensoriamento remoto e da informática, as representações da Terra passaram a ficar mais detalhadas, precisas e rápidas. A Cartografia é a ciência, arte e tecnologia de fazer mapas.

10 Em virtude da sistematização e repetição na coleta de dados sobre a superfície terrestre por parte de alguns sensores a bordo de satélites, é possível monitorar e atualizar materiais cartográficos constantemente. Na elaboração de um mapa é usado um dos sistemas de projeção cartográfica existentes: Planar (ou azimutal); Cilíndrica; Cônica ou Poliédrica. Esses sistemas permitem uma representação aproximada da superfície terrestre, uma vez que é impossível planificar uma superfície curva sem haver deformações.

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12 Vale lembrar que a Terra não é uma esfera perfeita...

13 O GEOIDE não é uma superfície geometricamente definida
O GEOIDE não é uma superfície geometricamente definida. Contudo, convencionou-se que a forma que mais se aproxima da forma do Geoide é o ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO, que é o sólido gerado pela rotação de uma elipse em torno do eixo dos polos. Portanto, as projeções são realizadas com base nesse sólido.

14 Projeção Cilíndrica Meridianos e paralelos são representados por linhas verticais e horizontais

15 Projeção Cônica Note que os meridianos se irradiam de forma retilínea enquanto os paralelos são linhas curvas

16 Projeção Planar Note que os Paralelos formam círculos concêntricos, enquanto os meridianos são irradiados de um ponto central.

17 Antes de interpretar uma imagem, devemos entender os conceitos de Visão Vertical, Visão Oblíqua, Imagens em 3D e Estereoscopia, Escala e Legenda. Fotografias aéreas, imagens de satélites e mapas majoritariamente são representações de espaços “vistos de cima”, de longas distâncias. Imagens oriundas de aviões e satélites são obtidas em visão vertical (Visada Nadir) e/ou Visão Oblíqua (Visada Lateral, com ângulo de inclinação).

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19 O primeiro passo para o processo de interpretação de imagens é reconhecer objetos vistos de cima, pois a perspectiva vertical difere da horizontal. Visão Horizontal Visão Vertical Visão Oblíqua

20 Imagens em 3d e Estereoscopia
Imagens Tridimensionais ou em Três Dimensões permitem a percepção de altura, comprimento e largura, proporcionando sensação de volume e profundidade. A visão binocular humana permite enxergar a realidade como é de fato, em 3 dimensões.

21 Imagens e Fotografias aéreas de uma mesma área, mas obtidas de diferentes posições permitem uma visão tridimensional através do uso do estereoscópio. Antigamente tal recurso era disponível mediante pares de fotografias aéreas, com superposição lateral de 60%. Estereoscópio

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23 O princípio da estereoscopia é baseado na visão binocular, onde a perspectiva vertical de uma imagem bidimensional é mantida, sendo combinada com outra imagem bidimensional obtida por outra perspectiva formando assim, uma imagem tridimensional.

24 Atualmente há sensores ópticos com o recurso da estereoscopia como o HRV e o Aster. Tais sensores permitem a obtenção de dados digitais de altitude (MDE – Modelos Digitais de Elevação). A partir dos MDE integrados ao SIG, é possível gerar variáveis com a Declividade, por exemplo.

25 Exemplo de MDE – Quanto mais branco, maior a altitude e quanto mais escuro, menor a altitude (Figura a).

26 Representação de MDE em relevo sombreado – mediante recursos de SIG, um modelo de sombreamento pode ser simulado, onde são definidos ângulos de inclinação e azimute da fonte de luz. As imagens resultantes são representadas em níveis de cinza: as áreas iluminadas em tonalidades claras, áreas sombreadas ficam escuras e as áreas planas ficam em cinza intermediário (Figuras b e d).

27 Há a possibilidade de integração (superposição) de uma imagem bidimensional multiespectral com um MED, o que gera uma imagem em 3D capaz de reunir dados espectrais e topográficos (Figura c).

28 Atualmente, dados digitais de altitude (dados topográficos) podem ser obtidos por meio de sensores ativos, como Raios Laser e Radar – Exemplo: Sensores instalados a bordo do Endeavour no programa SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission).

29 Dados disponíveis em http://nationalmap.gov/viewer.html

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31 Scottsdale, Arizona - 3D Projection of EROS A Image

32 O projeto “O Brasil em Relevo”, da EMBRAPA, utiliza dados topográficos do SRTM.

33 Projeto TOPODATA do INPE utiliza dados topográficos do SRTM. O banco de dados, é de livre acesso e cobre todo o Brasil.

34 Escalas 𝐸= 𝑙 𝐿 l – Comprimento linear gráfico qualquer, medido sobre o papel (é a medida do desenho); L – Comprimento linear Real, medido sobre o terreno (dimensão real do objeto). Qual das escalas é maior 1: ou 1:1000? – Quanto maior o denominador, menor será a escala.

35 Exemplo de escala 1:200.000 – um por duzentos mil
1 cm na imagem = cm no mundo real 1 cm na imagem = 2000 m no mundo real 1 cm na imagem = 2 km no mundo real

36 Conhecendo a escala de uma imagem, fotografia ou mapa, é possível calcular áreas e distâncias entre pontos. O inverso também é possível. UNIR, Campus de Presidente Médici (Google Earth, 2008)

37 A medida que a escala diminui, há um aumento da área de abrangência, porém, há uma diminuição do nível de detalhamento (informação). UNIR, Campus de Presidente Médici – Estação de Piscicultura Carlos Matiaze

38 Imagem TM-Landsat-5 13/9/1997 – Corumbá a) 1: b) 1:

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41 A escala também pode ser representada graficamente:

42 Há uma relação entre a escala utilizada e a resolução espacial
Há uma relação entre a escala utilizada e a resolução espacial. Em função de sua resolução espacial, existe uma escala ótima (ideal), capaz de extrair toda a informação possível de uma determinada imagem. Para imagens TM com resolução de 30m, por exemplo, a escala que permite extrair a maior quantidade de informação é aquela próxima de 1: A escolha da escala também dependerá do objetivo do estudo.

43 Distância dos Sensores à superfície terrestre
Os dados de sensoriamento remoto podem ser obtidos em diferentes níveis de altitude: Orbitais: Sensores a bordo de satélites artificiais; Aéreo: Sensores a bordo de aviões e balões; De Campo: Coletados em campo. O nível de altitude influencia no tamanho da área observada, resolução e escala.

44 Quanto maior a área observada – maior será a resolução temporal (maior frequência de imageamento).
Sensores com alta resolução temporal, mas baixa resolução espacial, captam imagens de extensas áreas da superfície terrena, desde faixas com km, até uma face inteira do planeta. Quanto mais próximo da terra, menor será a área coberta pelo sensor, porém, maior será a resolução espacial.

45 Níveis de obtenção de imagens por Sensoriamento Remoto.

46 Legenda Explica o significado das cores e símbolos de um mapa. É uma explicação. Exprime o resultado de uma interpretação. Contudo, toda imagem pode ser transformada em carta-imagem se corrigida (georreferenciada) e acrescida de informações topográficas.

47 Legenda gerada com padrões da própria imagem, mosaico da Região do Vale do Paraíba, São Paulo, cuja elaboração se deu com duas imagens TM-LANDSAT-5.

48 SIG Sistema de Informação Geográfica – É uma ferramenta de análise de dados espaciais, que utiliza técnicas computacionais para o processamento de informações geográficas. Para tal, conta com softwares de SIG capazes de armazenar, processar, integrar, analisar, calcular, visualizar e representar informações georreferenciadas.

49 No SIG, cada tipo de informação é armazenado em uma camada, chamada de plano de informação (PI), em uma base de dados comuns. Os dados podem ser armazenados e representados em formato vetorial (pontos, linhas e polígonos) e matricial (grades e imagens) com seus respectivos atributos (tabelas e imagens).

50 À medida que informações temáticas são integradas com o uso dos SIG, geram-se novas informações ou mapas derivados dos originais, bem como a análise espacial e a modelagem dos ambientes. Exemplo: Google Earth. Entre os diversos softwares de SIG, temos o ArcGis, ArcView, TerraView (INPE), Spring, entre outros. Superposição de dados (imagens) em camadas (layers).

51 Através da sobreposição de imagens, é possível gerar um mapa síntese

52 O que é Cartografia Temática?
Ramo da Cartografia que se preocupa com convenções cores e símbolos cujo objetivo principal é representação de fenômenos ambientais, sociais e econômicos.

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54 “Na Cartografia Temática a preocupação não é com a forma da Terra, mas com os elementos que a formam”.

55 O que é um mapa temático? Apresenta tema específico e não se preocupa apenas com a localização do fenômeno. Mapa de solo, vegetação, distribuição de animais, tipos de cultivos agrícolas, relevo, geologia, geomorfologia, educação, saúde, segurança, cultura ...

56 Exemplos:

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58 Elementos do Mapa Temático
Título, subtítulo (O quê, Onde e Quando); Encarte; Rosa dos Ventos: Orientação; Legenda; Convenções Cartográficas; Escala; Fonte; Elaboração/Estruturação; Autor; Órgão Responsável; Informações da base cartográficas (Datum Horizontal, Datum Vertical, Sistema de Coordenadas (Plana ou Geográficas), Fuso).

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60 Exemplos

61 Mapas Temáticos Mapas Institucionais

62 Mapas Temáticos “Localização”
O mapa de localização é um “tipo” específico dentro da Cartografia, pois seu objetivo, como o próprio nome fala é apenas localizar uma área, que pode ser o Recorte Espacial de uma pesquisa em Engenharia Ambiental.

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65 SANTOS, A. M. S.; ROMÃO, P. A. Estudo multitemporal e alteração na paisagem...

66 Semiologia Gráfica

67 Recursos em Semiologia Gráfica

68 Dados shapefiles ou .shp Formato da ESRI
Shapefile shape format (.shp) Shapefile shape index format (.shx) Shapefile attribute format (.dbf) Shapefile projection format (.prj) Shapefile spatial index format (.sbn)

69 Fontes de Dados para Mapeamentos Temáticos

70 Fontes de Dados para Mapeamentos Temáticos

71 Como Conseguir novos dados a tabela

72 Referências CASTRO, Frederico do Valle Ferreira. Apostila de Cartografia Temática. Universidade Federal de Minas Gerais/UFMG-Instituto de Geociências/IGC, 2004 FLORENZANO, T.G. Iniciação em Sensoriamento Remoto. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, p. IBGE. Noções Básicas de Cartografia – Manuais Técnicos em Geociências número 8. Rio de Janeiro, 1999, p MARTINELLI, Marcelo. Mapas de Geografia e Cartografia Temática. São Paulo: Contexto, 2003. MIRANDA, E. E. de; (Coord.).   Brasil em Relevo.   Campinas: Embrapa Monitoramento por Satélite, 2005.  Disponível em: < em: 13 jun

73 FIM