Introdução à Detecção Remota

Detecção remota designa o conjunto de técnicas para obtenção de informação sobre um objecto por um sensor que não está em contacto físico com o objecto [Jen00, LK00]. Contudo, detecção remota refere-se tipicamente a informação radiométrica que pode ser representada por um conjunto de valores de pixels de uma imagem.

Exemplos de sistemas de detecção remota: sensores digitais instalados em satélites sensores digitais ou analógicos instalados em aviões sensores portáteis usados em trabalho de campo

Vantagens da detecção remota por satélite Baixo custo das imagens, quando comparado com trabalho de campo ou fotografia aérea; Aquisição de dados em áreas mais inacessíveis ou inóspitas; Disponibilidade em formato digital: As imagens de satélite já são adquiridas em formato digital, podendo por isso ser processadas por computador.

periodicidade de aquisição de dados: Os satélites são concebidos para aquisição periódica de imagens de uma mesma área com condições semelhantes de observação. Por exemplo, o satélite Landsat-5 TM adquire imagens de uma mesma área de 16 em 16 dias. Vantagens: Resolução temporal, útil para monitorização e outras aplicações; Possibilita acesso a dados sem planeamento prévio.

de satélite (em falsa cor): resolução espacial de 30 m Exemplo de uma imagem de satélite (em falsa cor): resolução espacial de 30 m Imagem Landsat sobre o Concelho de Castanheira de Pera

Radiação electromagnética e detecção remota A “aquisição” de imagens de detecção remota consiste no registo em sensores da radiação electromagnética: proveniente do sol (ou de outras fontes de radiação) e reflectida pela superfície; emitida pelos objectos à superfície. A intensidade e a composição espectral da radiação electromagnética captada depende das características físicas e químicas dos objectos à superficie, da sua temperatura e de outros factores.

A energia de um fotão depende do comprimento de onda da radiação (λ) segundo a relação Q = h c / λ (J) em que Q é energy em joules, h é a constante de Planck (h=6.626x10-34 J s) e c a velocidade da luz (c=3x108 m s-1).

Grandezas radiométricas [FF04] A energia radiante é a quantidade total de energia transportada pela radiação electromagnética A radiância é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido que deixa uma fonte de radiação numa dada direcção, por unidade de área projectada nessa direcção.

Os sensores de DR registam a radiância espectral [FF04] Os sensores de DR registam a radiância espectral dos objectos da superfície, i.e., a radiância para uma certa gama de comprimentos de onda da radiação.

Efeito da temperatura Todos os objectos com temperatura superior ao zero absoluto (0 K=-273 ºC) emitem energia electromagnética. A radiação emitida total de um corpo negro é dada por Mλ = σ T4 (W m-2), em que T é a temperatura absoluta em graus Kelvin e σ é a constante de Stefan-Boltzmann. O comprimento de onda dominante dessa radiação é dada pela lei de Wien, λmax= k / T (µm), em que k é uma constante de valor 2898 µm K.

Um corpo negro é um objecto teórico que absorve e emite energia à taxa máxima possível por unidade de área em cada comprimento de onda (λ) para uma dada temperatura

Regiões do espectro electromagnético [LBL02]

Observações: A radiação visível corresponde apenas a uma reduzida porção do espectro electromagnético. No entanto, a detecção remota permite obter informação em outras zonas do espectro. A gama de comprimentos de onda captados por sensores analógicos (visível e infravermelho próximo) é mais reduzida do que a gama captada por sensores digitais.

Regiões do espectro captadas por sistemas de detecção remota Por limitações físicas e tecnológicas, a gama de comprimentos de onda captados por sistemas de detecção remota é aproximadamente 0.4 a 12 µm (visível e infravermelho), correspondentes a frequências entre 20 e 60 GHz, e 30 a 300 mm (microondas), correspondentes a frequências entre 1 e 10 GHz.

Exemplo: objectos que não podem ser distinguidos na região do visível podem ter características espectrais distintas em outras regiões do espectro.