Introdução ao Sensoriamento Remoto Jaqueline Vicente Matsuoka Engenheira Cartógrafa MSc.
INTRODUÇÃO “A ciência e arte de obter informações a respeito de um objeto, área ou fenômeno pela análise de dados adquiridos por um sistema que não se encontra em contato com o objeto, área ou fenômeno sob investigação”. Lillesand & Kiefer (1994) Apud Centeno (2004); Objetos como: solo, vegetação, área urbana, cursos d´àgua, entre outros, que são denominados de alvos;
INTRODUÇÃO As informações são obtidas através da interação da REM com a superfície dos alvos; A REM é a base de dados para todo o processo de identificação, pois ela permite quantificar a energia espectral refletida e/ou emitida pelos alvos, e assim avaliar suas principais características;
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Essas interações são determinadas pelas propriedades físico-químicas e biológicas dos objetos e podem ser identificadas nas imagens e nos dados de sensores remotos. No S.R. as informações são apresentadas no formato imagem;
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Fatores que interferem no processo de aquisição dos dados Geometria da aquisição; Parâmetros atmosféricos; Parâmetros relativos aos alvos.
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Geometria da Aquisição
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Parâmetros Atmosféricos: Umidade atmosférica: interfere na absorção da radiância na trajetória do fluxo entre a fonte e a superfície. Presença de aerossóis: quanto maior a concentração de aerossóis, maior será o espalhamento.
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Parâmetros relativos aos alvos: Influência da vizinhança: objetos com coeficiente maior de reflexão irão mascarar a resposta dos alvos vizinhos;
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES A absorção atmosférica resulta na perda efetiva de energia para constituintes atmosféricos; Vapor d’água, dióxido de carbono e ozônio são componentes que mais absorvem o espectro em bandas específicas;
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Janelas Atmosféricas: regiões da faixa do espectro visível em que não ocorrem processos de absorção de radiações significativos. Nestas regiões a atmosfera é quase transparente à energia eletromagnética.
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Fatores dominantes para a resposta dos alvos: No sensor: a banda = comprimento de onda; No alvo: tipo de material e, conteúdo de umidade; Outros: horário da coleta; Atmosfera; Clima; Época do ano; Localização Geográfica
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES A imagem é formada a partir da variação da intensidade da energia proveniente dos diferentes pontos da superfície
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES A fonte de energia pode ser natural ou artificial. A mais conhecida é a luz; O caminho da energia até chegar o alvo é chamado de fenômeno da propagação; A energia se propaga através da atmosfera até a superfície dos alvos e nela pode sofrer alterações; Ao atingir os alvos a EM interage com os mesmos, podendo ser absorvida, refletida ou transmitida;
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES
PROCESSO DE AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÕES Após a interação a EM volta e refaz o caminho pela atmosfera até chegar novamente ao CCD do sensor; Esse sistema encarrega-se de medir a EM proveniente do alvo; O sinal analógico é discretizado e armazenado na forma de números; Formando um emaranhado de números, ou seja, diferentes medições de energia em diferentes comprimentos de onda.
REM(Modelo Corpuscular) Balanço da Energia Quando a energia atinge o alvo pode ser: Absorvida; Refletida ou Trasmitida. Um balanço do fluxo de energia (ø) pode ser feito na superfície do objeto Øincidente = Ørefletido + Øabsorvido +Øtransmitido
REM (Balanço da Energia)
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Denomina-se espectro eletromagnético à faixa de freqüências e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnéticas;
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Principais faixas do espectro eletromagnético do S.R. são: Visível: 0,3 μm a 0,7 μm vermelho – 0,6 μm a 0,7; verde– 0,5 μm a 0,4 μm e azul– 0,4 μm a 0,3 μm.
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Abaixo do azul está a região do ultra-violeta, pouco utilizada em SR; Acima do vermelho está a região do infravermelho, muito utilizada em SR; Infravermelho próximo - 0,7 a 1,3 μm; Infravermelho médio -1,3 a 8,0 μm; Infravermelho distante ou emissivo - 8,0 a 14 μm. A faixa das microondas são muito utilizada em S.R. em RADAR, com comprimentos de onda maiores que 1mm.
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS Considerações interessantes: Vegetação - grama, cultivo, vegetação alta, vegetação baixa, floresta, cerrado, os tipos de vegetação podem ser distinguidos pelas suas características espectrais; Solos – solo exposto, superfícies metálicas, telhados e asfalto, apresentam padrões de resposta espectral similares, mas podem ser distinguidos em bandas específicas; Vegetação rasteira e corpos d’água turbidos tendem a imitar o padrão de resposta do solo
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS Considerações interessantes: Visível – boa distinção entre as feições básicas; IR Próximo – melhor faixa para distinguir vegetação de outras feições e de outras espécies de vegetação; IR Médio – sensível ao conteúdo de umidade de todas as feições e ao conteúdo mineral do solo.
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação) Região do Visível; Infravermelho próximo e, Infravermelho médio. Tem influência do solo; Interação da REM x dosséis das plantas; Interação da REM x folha; Efeitos do estresse. Estudando a variação da resposta espectral de diferentes tipos de vegetação pode-se identificar suas características comuns e ainda comparar o comportamento típico da vegetação com outros alvos
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação) Fatores que influenciam na resposta: Morfológicos Densidade da cobertura vegetal; Densidade do plantio; Largura da folha; Distância entre as folhas e Inserção foliar. Fisiológicos Idade da planta; Déficit hídrico; Tipo e espessura das folhas; Nutrientes; Conteúdo de água na folha.
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação) A reflectância da vegetação é controlada pela composição interna da folha e pela estrutua do dossel A folha é o componente da vegetação que tem a maior interação (tanto em área quanto em intensidade) com a REM incidente
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação) Curva espectral associada as folhas; Na região do visível tem alta absortância e baixa transmitância; A folha absorve muita radiação na faixas entre 0,45 e 0,65 μm, azul e vermelho; O pico de reflectância está entre 0,54 μm, na região do verde, isso explica a coloração verde das folhas; No IVP a reflectância é alta, com pico em torno de 0,7 μm;
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação) A estrutura interna da folha controla a reflectância na região do IVP, a análise de imagens nessa região serve para diferenciar espécies de folhas; No infravermelho médio (IM), a reflectância é dominada pela presença de água. Três picos grandes são encontrados na região em torno de 1,4, 1,9 e 2,7 μm; A intensidade destes picos depende da umidade presente na folha e da sua espessura.
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Vegetação)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Água) Curva de reflectância baixa em relação a do solo e a da vegetação, ou seja, a água tem alta absortância; É fácil distinguir água de outros alvos, devido a reflectância nula; Ela absorve toda energia na faixa acima de 0,7 μm; A resposta espectral da água, geralmente é alterada por partículas ou elementos dissolvidos e em suspensão, causando absorção ou espalhamento da energia;
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Água)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Água)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Água)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo) O solo não possui uma curva espectral bem definida, pois se trata de uma mistura de vários elementos; Sua transmitância é nula τ= 0, por isso toda energia incidente é absorvida ou refletida; é interessante determinar o tipo de material predominante na mistura que forma o solo; A presença de água nos solos age de maneira similar à umidade na folha da vegetação, solos úmidos apresentam baixa refletividade e aparecem em cinza mais escuro na imagem; Solos com alto teor de matéria orgânica tem sua baixa reflectância, escurecendo a mistura;
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo) Solo Argiloso Seco x Úmido
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo) Solo Arenoso Seco x Úmido
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo) Solos com alto teor de matéria orgânica aparecem com uma coloração marrom ou preta (>quantidade de Mat. Org. < reflectância); A presença de óxido de ferro dá ao solo uma cor mais amarelada (> quantidade de oxido de ferro < reflectância); Os solos são compostos por partículas de tamanhos variados (areias, argilas, etc), assim possuem “texturas” variadas, o que influencia na resposta espectral, quanto maior o tamanho das partículas menor a reflectância;
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)
COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS (Solo)