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Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino.

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Apresentação em tema: "Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino."— Transcrição da apresentação:

1 Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

2 Conceito: Sensoriamento Remoto A ciência e a arte de obter informação sobre um objeto, área ou fenômeno através da análise de dados adquiridos por um instrumento, que não entra em contato direto com o objeto, área ou fenômeno em investigação. Sensoriamento Remoto Obtenção de dados Distante

3 Sensoriamento Remoto Satélites, câmaras, telescópios e até nossos olhos são ferramentas utilizadas para analisar objetos à distância.

4 Princípios do SR Em geral, o SR basea-se na coleta e na análise da radiação emitida pela FONTE DE ENERGIA e refletida pela superfície terrestre; Fontes de Energia em SR Naturais: Luz do sol e o calor emitido pela superfície da terra Artificiais: Flash de uma máquina fotográfica, sinal produzido por um radar, etc.

5 Princípios do SR Passos para o estudo do Sensoriamento Remoto.

6 Espectro Eletromagnético No SR deve ter uma fonte de energia para iluminar o objeto. A esta energia dá-se o nome de radiação eletromagnética. A radiação eletromagnética se propaga em forma de ondas eletromagnéticas com a velocidade da luz É medida em freqüência (Hertz) e comprimento de onda (metros)

7 Espectro Eletromagnético O espectro representa a distribuição da radiação eletromagnética, por regiões; Essas segundo o comprimento de onda e a freqüência; Nossa principal fonte de radiação é o sol.

8 Espectro Eletromagnético Nossos "sensores" remotos - podem detectar parte do espectro visível. É uma pequena porção do espectro Há muita radiação ao redor de nós que é "invisível" aos nossos olhos; Mas, pode ser detectada através de outros instrumentos de sensoriamento remoto. ( = comprimento de onda - distância entre dois picos ou dois vales consecutivos; f = frequência - número de ciclos por segundo a partir de um ponto fixo; c = velocidade da luz) Campo elétrico Campo magnético f c picos vales Direção de propagação Onda Eletromagnética (Fonte: Lillesand e Keifer, 1995) c =.f

9 Espectro Eletromagnético µm Violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelho µm (A) (B) (A)Espectro Eletromagnético; (B)Padrão espectral da interação da vegetação, solo e água com a energia eletromagnética

10 Espectro Eletromagnético

11 Interação da Energia com a Terra De toda radiação solar que chega à Terra, somente 50% atinge a superfície, devido a interferências de gases existentes na atmosfera; Existem formas básicas de interação da radiação solar que atinge a superfície terrestre : Reflexão; Absorção; Transmissão; Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação eletromagnética em diferentes proporções;

12 Grandezas Radiométricas Os alvos ao interagir com a REM produzem variações espectrais significantes. Por exemplo, uma folha de uma planta tem cor verde por refletir predominantemente a cor verde, absorvendo mais os outros comprimentos de onda. Esta interação não ocorre somente na região do visível, mas pode ser encontrada ao longo de todo o espectro eletromagnético. O padrão de resposta espectral, também conhecido como assinatura ou resposta espectral

13 Interação da Energia com a Terra

14 Curvas características da refletância espectral da vegetação verde, solo nu seco e água limpa. VISÍVEL INFRAVERMELHO INFRAVERMELHO MÉDIO PRÓXIMO Absorção da REM pela água presente na vegetação e no solo Solo Vegetação Água ,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 Comprimento de onda ( m) Reflectancia espectral (%) FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA PIGMENTAÇÃO EST. CELULAR PRESENÇA DE ÁGUA Absorção da REM Pela clorofila

15 Reflectância Espectral - Água A Açude Coremas Açude Mãe D'Água B Açude Coremas Açude Mãe D'Água Complexo Coremas/Mãe D'Água A - Imagem TM/Landsat-5 - banda 3 (imagem da região do visível - vermelho) O açude Coremas apresenta alta refletância (tonalidade de cinza claro) devido à presença de material em suspensão enquanto que o açude Mãe D'Água apresenta boa transmitância (cinza escuro) B - Imagem TM/Landsat-5 - banda 4 (imagem da região do infravermelho próximo) Ambos os açudes apresentam alta absorção e transmitância da REM.

16 Reflectância Espectral - Solo Depende de vários fatores, complexos, variáveis e inter- relacionados, tais como: Umidade; Composição granulométrica; Rugosidade da superfície; Presença de óxido de ferro e presença de matéria orgânica, dentre outros. Solo 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 Comprimento de onda ( m) FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA

17 Banda 1 – região espectral do azul/verde (0,45 m – 052 m) Banda 2 – região espectral do verde (0,52 m – 0,60 m) Banda 3 – região espectral do vermelho (0,63 m – 0,69 m) Banda 4 – região espectral do infravermelho próximo (0,76 m – 0,90 m) Banda 7 – região espectral do infravermelho médio (2,08 m – 2,35 m) Banda 5 – região espectral do infravermelho médio (1,55 m – 1,75 m) Imagens Landsat - 5 do litoral norte do estado do Rio Grande do Norte de 17 de junho de 1989.

18 Banda 1Banda 2Banda 3Banda 4 Banda 5Banda 6Banda 7Banda 8

19 Sensores e Satélites Sensores Remotos Olho humano = sensor natural; Sensores artificiais = permitem obter dados de regiões de energia invisível ao olho humano; Sensores óticos = dependem da luz do sol (a cobertura de nuvens é uma limitação); Radares = produzem uma fonte de energia própria (as condições meteorológicas não interferem na captação);

20 Sensores e Satélites Para que um sensor possa coletar e registrar a energia refletida ou emitida por um objeto ou superfície, ele tem que estar instalado em uma plataforma estável à distância do objeto ou da superfície que esteja sendo observada.

21 O resultado é uma série de "fatias" da superfície, que juntas produzem a imagem final. (Exemplo: o radiômetro dos satélites NOAA gira a uma velocidade de 120 LPM (linhas por minuto) e cada linha lê aproximadamente 4 mil km de superfície com 1 km de largura).

22 Sensores e Satélites

23 Sensores e Satélites Características O caminho seguido por um satélite é chamado de sua órbita Satélites são projetados em órbitas específicas para atender às características e objetivo do(s) sensor(es) que eles levam Resolução espacial: mede a menor separação angular ou linear entre dois objetos. E é diferente para cada sensor

24 Processamento Digital de Imagens Definição: Manipulação de uma imagem por computador de modo onde a entrada e a saída do processo são imagens Usar operações matemáticas para alterar os valores dos pixels de uma ou mais imagens; Melhorar a qualidade da imagem para que o observador veja melhor; Melhorar a qualidade da imagem para preparar a imagem para ser analisada pelo próprio computador (análise de imagens) Processar uma imagem

25 Processamento Digital de Imagens Inclui diversas áreas como: Análise de recursos naturais; Meteorologia; Transmissão digital de sinais de televisão ou fac- símile; Análise de imagens biomédicas; Análise de imagens metalográficas e de fibras vegetais; Obtenção de imagens médicas por ultra-som, radiação nuclear ou técnicas de tomografia computadorizada; Automação industrial: sensores visuais em robôs.

26 Processamento Digital de Imagens Realce de Contraste

27 Processamento Digital de Imagens Redução de Ruído

28 Processamento Digital de Imagens Técnicas de PDI: permitem analisar uma cena nas várias regiões do espectro eletromagnético; extraem informação quantitativa da imagem; realizam medidas impossíveis de serem obtidas manualmente; possibilitam a integração de vários tipos de dados, devidamente georeferenciados.

29 Processamento Digital de Imagens Cada célula tem sua localização definida em um sistema de coordenadas (x,y); Cada célula possui um atributo numérico z que é o nível de cinza (DN – digital number); O DN de uma célula representa a intensidade de energia eletromagnética (refletida ou emitida) medida pelo sensor;

30 Processamento Digital de Imagens O sistema visual humano não é muito sensível a variações de intensidade (no máximo 30 diferentes tons de cinza); O computador consegue diferenciar qualquer quantidade de níveis de cinza: imagens de 8 bits – 2 8 =256 níveis de cinza, imagens de 10 bits – 2 10 =1024 níveis de cinza, etc.

31 Etapas - PDI Pré-ProcessamentoRealceClassificação

32 Pré-Processamento Refere-se ao processamento inicial de dados brutos para calibração radiométrica da imagem, correção de distorções geométricas e remoção de ruído.

33 Realce Visa melhorar a qualidade da imagem, permitindo uma melhor discriminação dos objetos presentes na imagem. As técnicas de realce mais comuns em PDI são: realce de contraste, filtragem, operação aritmética, transformação IHS e componentes principais.

34 Classificação Na classificação são atribuídas classes aos objetos presentes na imagem. Classificação é o processo de extração de informação em imagens para reconhecer padrões e objetos homogêneos e são utilizados em Sensoriamento Remoto para mapear áreas da superfície terrestre que correspondem aos temas de interesse.

35 Cena 214/065 do sensor TM LANDSAT 5 (1989) Composição Colorida RGB (Bandas 4,5 e 2) Campina Grande - PB Composição Colorida RGB com realce linear (Bandas 4,5 e 2)

36 Cena 214/065 do sensor TM LANDSAT 7 (24/07/2000) Composição Colorida RGB com realce linear (Bandas 5,4 e 3) Campina Grande - PB Classificação de Padrões


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