Breve Histórico do Sensoriamento Remoto Profa. Rúbia Gomes Morato

Apresentação em tema: "Breve Histórico do Sensoriamento Remoto Profa. Rúbia Gomes Morato"— Transcrição da apresentação:

1 Breve Histórico do Sensoriamento Remoto Profa. Rúbia Gomes Morato

2 Breve Histórico do Sensoriamento Remoto
Desenvolvimento da Fotografia Pesquisa Espacial

3 Primeira Fotografia Daguerre e Niepce em 1839
1840: recomendação do uso das fotografias em levantamentos topográficos 1858: Corpo de Engenharia da França utiliza fotografias tomadas de balões para levantamento topográfico 1909: Irmãos Wright tomam as primeiras fotografias a partir de avião em território italiano 1930: Primeiras fotografias coloridas

4 The first known aerial photograph was obtained by Gaspard Felix Tournachon (Nadar) from a tethered balloon 1,700-ft. above Paris, France in 1858. This is an oblique photograph obtained from the Hippodrome Balloon using a multiband camera. Jensen, 2000

5 Copyright Deutsches Museum, Munich, Germany
Pigeons In 1903, Julius Neubronner patented a breast-mounted camera for carrier pigeons that weighed only 70 grams. A squadron of pigeons is equipped with light-weight 70-mm aerial cameras. Jensen, 2000 Copyright Deutsches Museum, Munich, Germany

6 Pigeons Oblique aerial photograph of a European castle obtained from a camera mounted on a carrier pigeon. The pigeon’s wings are visible (copyright Deutsches Museum, Munich, Germany). Jensen, 2000

7 Finalidade Militar II Guerra Mundial: desenvolvimento do filme infravermelho Período da Guerra Fria: desenvolvimento dos sensores de alta resolução para fins de espionagem Fim da Guerra Fria: Dados considerados como Segredos Militares são liberados para Uso Civil

8 Primeiras Fotografias Orbitais
Década de 1960: primeiras fotografias obtidas pelos programas espaciais Mercury, Gemini e Apollo Missão Apollo 9: fotografias multiespectrais (filmes infravermelho pb e colorido) 1960: Primeiro satélite meteorológico da série TIROS (primeiro sistema não tripulado)

9 Landsat 1 e 2 1972: Primeiro satélite de recursos terrestres ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellites), mais tarde denominado Landsat-1 Sistema imageador de varredura MSS (Multiespectral Scanner System): 4 bandas Sistema de televisão RBV (Return Beam Vidicom): 3 bandas 1973: Primeiras imagens do Landsat recebidas no Brasil 1975: Landsat-2 – idêntico ao primeiro

10 Landsat 3, 4 e 5 1978: Landsat 3 Aumento da resolução espacial de 80 para 30m Banda termal (Banda 8) 1982: Landsat 4 TM (Thematic Mapper) Falha na trasmissão dos dados 1984: Landsat 5 7 bandas espectrais

11 SPOT 1, 2 e 3 1986: Spot (Systèm Pour L’Observation de la Terre) – França, Bélgica e Suécia 2 sensores identicos: HRV (Haute Resolution Visible) nos Spot’s 1, 2 e 3 20m no multiespectral e 10m no pancromático Imagens com estereoscopia

12 Spot 4 1998: Spot 4 HRVI (Haute Resolution Visible et Infrarouge)
Banda do infravermelho médio Substituição da banda pancromática pelo vermelho (20 e 10m)

13 Landsat 6 e 7 1993: Landsat 6 ETM (Enhanced Thematic Mapper)
Mesmas bandas do TM mais a pancromática com 15m Sem sucesso no lançamento 1999: Landsat 7 ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) Mesmas bandas do predecessor Aumento da resolução no infravermelho termal de 120 para 60m

14 Landsat 7 (07/08/2001)

15 Spot 5 1999: Spot 5 HRVIR: 10m multiespectral e 20 no infravermelho médio HRS (Haute Resolution Stereoscopique) Volta da pancromática: 5m Imagens com estereoscopia com 20m

16 Spot 5 (24/02/2003)

17 Jensen (2004)

18 CBERS 1 e 2 China-Brazil Earth Resources Satellite 3 câmeras
CCD – Câmera Imageadora de Alta Resolução: 5 bandas – 20m IRMSS – Imageador por Varredura de Média Resolução: 4 bandas - 80 e 160m WFI – Câmera Imageadora de Amplo Campo de Visada: 2 bandas – 260m

19 CBERS 2

20 Ikonos 1999 4 bandas multiespectrais: 4m 1 pancromática: 1m

21 Itaipu

22 Quick Bird 2000 3,4m no multiespectral 0,68m no modo pancromático

23 Parque do Ibirapuera

24 Jensen (2004)

25 Jensen (2004)

26 Princípios Físicos do Sensoriamento Remoto:

27 Qual a nossa principal fonte de energia?
Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) Image of the Sun Obtained on September 14, 1999 Jensen (2006)

28 Como a energia é transferida?
Condução Convecção Ondas eletromagnéticas Jensen (2000)

29 O que é a radiação eletromagnética?
A Radiação electromagnética (EMR) é uma combinação de um campo elétrico e de um campo magnético que se propagam através do espaço transportando energia .

30 Onda eletromagnética

31 C = λ f λ = comprimento de onda (m, mm, µm)
f = freqüência (em ciclos por segundo ou Hertz) c = velocidade da luz (em m/s) Comprimento da onda: distância entre dois picos de ondas sucessivas Freqüência da onda: número de vezes que a onda se repete por unidade de tempo Velocidade da Luz: km/s

32 Relação entre o comprimento e a freqüência das ondas eletromagnéticas
A velocidade (C) da luz é constante. O comprimento (λ) e a freqüência (f) das ondas é inversamente proporcional: Quanto maior o comprimento menor a freqüência Quanto maior a freqüência, menor o comprimento

33 Comprimento e Freqüência das ondas
Jensen (2000)

34 Spectrum A palavra espectro (do latim "spectrum", que significa fantasma ou aparição) foi usada por Isaac Newton, no século XVII, para descrever a faixa de cores que apareceu quando numa experiência a luz do Sol atravessou um prisma de vidro em sua trajetória. Atualmente chama-se espectro eletromagnético à faixa de freqüências e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnéticas.

35 Prisma

36 Florenzano (2002)

37 Relação entre o comprimento e a freqüência das ondas no espectro eletromagnético

38 Trajetórias da Radiação

39 Luchiari, Kawakubo e Morato (2005)

40 Energia incidente Energia absorvida Energia transmitida
Interação da energia eletromagnética com a atmosfera e com a superfície terrestre Energia incidente Energia absorvida Energia transmitida Energia refletida Energia espalhada

41 Interação da radiação eletromagnética com a superfície

42 Balanço de energia no sistema solo-atmosfera (Ciência Hoje)

43 Reflectância É a proporção entre o fluxo de radiação eletromagnética incidente numa superfície e o fluxo que é refletido. Formalmente é descrito como: R = Fr / Ft onde: R: reflectância Fr: Fluxo de radiação eletromagnética refletido Ft: Fluxo de radiação eletromagnética incidente.

44 Reflectance Jensen 2005

45 Espalhamento Embora a radiação solar incida em linha reta, os gases e aerossóis podem causar seu espalhamento, dispersando-a em todas as direções - para cima, para baixo e para os lados. A insolação difusa é constituída de radiação solar que é espalhada ou refletida de volta para a Terra. Esta insolação difusa é responsável pela claridade do céu durante o dia e pela iluminação de áreas que não recebem iluminação direta do sol.

46 Tipos de espalhamento Espalhamento Rayleigh Espalhamento MIE
Espalhamento Não-Seletivo

47 Espalhamento Rayleigh ou Molecular
O espalhamento Rayleigh ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito menores que comprimentos de onda da radiação. Moléculas de nitrogênio ou oxigênio e pequenas partículas de poeira poder causar o espalhamento Rayleigh. Este tipo de espalhamento afeta principalmente os pequenos comprimentos de onda e ocorrem predominantemente no topo da atmosfera.

48 Por que o céu é azul? O fato do céu parecer “azul”durante o dia é devido a este fenômeno. Como a luz do sol passa pela atmosfera, os pequenos comprimento de onda (isto é o azul) do espectro visível são espalhados mais que os comprimentos de onda maiores da porção visível do espectro eletromagnético. No nascente e poente do sol a luz viaja um caminho maior pela atmosfera comparada com o meio dia e o espalhamento dos pequenos comprimentos de onda é mais completo.

49 Espalhamento MIE O espalhamento Mie ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são do exato tamanho do comprimento de onda da radiação. Poeira, fumaça e vapor d’água são as causas comuns do espalhamento Mie que tende afetar os longos comprimentos de onda. O espalhamento Mie ocorre nas porções mais baixas da atmosfera onde as grandes partículas são abundantes.

50 Espalhamento Não-Seletivo
O espalhamento não-seletivo ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito maiores que o comprimento de onda da radiação. Gotas d´água e grandes partículas de poeira podem causar este tipo de espalhamento. O espalhamento não-seletivo possui este nome pelo fato de todos os comprimentos de ondas serem igualmente espalhados. Este tipo de espalhamento é causado por nevoeiro e nuvens, e causa o aparecimento da cor branca pois as luzes verde, vermelho e azul são espalhadas em quantidades aproximadamente iguais.

51 Absorção O espalhamento e a reflexão simplesmente mudam a direção da radiação. Contudo, através da absorção, a radiação é convertida em calor. Quando uma molécula de gás absorve radiação esta energia é transformada em movimento molecular interno, detectável como aumento de temperatura.

52 Absorção da energia eletromagnética incidente do Sol na região 0
Absorção da energia eletromagnética incidente do Sol na região 0.1 a 30 µm por vários gases atmosféricos (Jensen, 2000)

53 Transmissão O grau de transmissão, ou transmissividade, representa a capacidade das ondas eletromagnéticas em penetrarem a atmosfera.

54 Transmitância Atmosférica

55 Janelas Atmosféricas São regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera é transmissiva a energia eletromagnética.

56 Como projetar um sensor?
A faixa espectral de operação dos sensores a bordo dos satélites é planejada para trabalhar nos comprimentos de onda onde haja menor absorção atmosférica, ou seja, que permitam a passagem da energia refletida pelo alvo de volta até o sensor. Esses comprimentos de onda são denominados de janelas atmosféricas.