Sistemas de Detecção Remota satélites e sensores

Classificação dos satélites Quanto à orbita: Geossíncronos ou geoestacionários: observam sempre a mesma região do globo. A altitude da orbita é da ordem dos 36000 Km para que o período da orbita seja de 24 h. Exemplos: satélites de observação meteorológica METEOSAT, GEOS. Heliossíncronos, com orbita quase polar: para cobrir toda a superficie terrestre, e assegurar as mesmas condições de iluminação para a mesma zona. Exemplos: satélites de observação da terra como Landsat, SPOT, NOAA, ...

Área observadas por alguns satélites geoestacionários [Sokolik, 2002]

Orbita heliossíncrona quase polar [Sokolik, 2002]

Ilustração da noção de largura de imagem

Sobreposição das faixas de terreno observadas pelo satélite [FF04]

Classificação dos sensores relativamente às características espaciais Detectores ópticos: registam informação radiométrica relativamente às regiões do visível e do infravermelho Detectores de RADAR: registam informação radiométrica relativamente à região das mocroondas

Detectores ópticos Classificação quanto ao tipo de arranjo dos sensores e o modo de varrimento da superfície terrestre De placa: grelha bidimensional de sensores (em desuso) De varrimento mecânico: o detector tem um espelho oscilante de varrimento. Exemplo: sensores TM e ETM+ dos satélites Landsat Em matriz linear (CCD): com uma bateria de sensores em linha. Exemplos: sensor HRV dos satélites SPOT, sensores dos satélites IRS, IKONOS, QuickBird

Ilustração de um sensor de varrimento [NASA,2002]

Ilustração de um sensor de matriz linear: o intervalo de tempo de aquisição da informação para cada elemento do terreno é superior [NASA,2002]

Resolução Espacial: relativa à dimensão das parcelas no terreno que podem ser discriminadas Espectral: relativa aos intervalos de c.d.o. nos quais a radiação é registada Radiométrica: relativa aos níveis de sinal que o sensor pode discriminar Temporal: relativa ao intervalo de tempo entre a aquisição de imagens do mesmo local com o mesmo ângulo de observação

Resolução espacial É o diâmetro do círculo definido no terreno pelo campo de vista instantâneo do sensor, que depende da altitude da plataforma e do cone angular de visibilidade do sensor. Observações: Como o sensor está em movimento contínuo, a imagem não é captada pixel a pixel; A resolução espacial efectiva depende das características radiométricas dos objectos. Um objecto de dimensão inferior à resolução espacial pode ser detectado se contrastar suficientemente com os objectos vizinhos mas um objecto de dimensão superior pode não ser detectado. Usualmente a resolução espacial é medida como o comprimento do lado de uma parcela de terreno que, no nadir, corresponde a um pixel na imagem de satélite.

Distinguem-se dois tipos de imagens: Resolução espectral Distinguem-se dois tipos de imagens: Pancromáticas: uma só banda (intervalo de c.d.o.) Multiespectrais: várias bandas em regiões espectrais distintas

Resolução radiométrica A resolução radiométrica é medida em bits. Se o sensor tiver a capacidade de distinguir N níveis radiométricos do sinal, então a resolução é o número inteiro imediatamente superior a log2(N). A resolução radiométrica mais comum é de 8 bits (correspondendo a um máximo de 256 níveis radiométricos distintos) mas pode ir até 12 bits (MODIS). Para 8 bits, os níveis radiométricos são numerados de 0 a 255.

Resolução temporal Para a definição standard de resolução temporal considera-se que as sucessivas aquisicões da imagem são realizadas com o mesmo ângulo de observação. No entanto, alguns sensores podem obter imagens do mesmo local no terreno com ângulos distintos (o que permite a obtenção de imagens estereoscópicas). Designa-se por precisão temporal relativa o intervalo de tempo entre a aquisição de imagens do mesmo local.

Alguns programas e missões espaciais Programa Envisat (Agência espacial europeia) Programa EOS (NASA, ...) Landsat 7, QuickScat, Terra (MODIS, ASTER, ...) Programa IRS Programa Landsat Programa NOAA Programa SPOT Programa EOSAT/SpaceImaging (IKONOS) Programa Quickbird (DigitalGlobe) Programa OrbView

Res. Espacial vs Res. Espectral [Jen00]

Landsat Sensor Res. Temp Resolução radiomét. Operação Landsat 1 MSS 18 dias 6 bits 1972-78 Landsat 2 18 6 1975-83 Landsat 3 1978-83 Landsat 4 16 8 1982- Landsat 5 TM 1984- Landsat 7 ETM+ 1999-

Imagens Landsat 5 Sensor TM (thematic Mapper). [FF04]

Imagens Landsat 7 [FF04] Nota: sofreu uma falha em Maio de 2003 que deteriorou a qualidade dos dados.

Bandas 1-5 e 7 Landsat TM

SPOT SPOT 1 (1986-90) SPOT 2 (1990-) SPOT 3 (1993-97) SPOT 4 (1998-) Resolução temporal: 26 dias (HRV, HRG) ou 1 dia (Vegetation) Resolução radiométrica: 8 bits (excepto SPOT 1 – PAN)

SPOT 4 [FF04]

SPOT 5 Sensor HRG Banda c.d.o. Res. Esp. 1 (verde) .5 -- .59 10 2 (verm.) .61 -- .68 3 (IV próx.) .79 -- .89 IV médio 1.58 – 1.75 20 PAN .51 --.73 2.5 e 5 Sensor Vegetation

Imagem SPOT-5 com resolução 2.5 m (Lisboa)

Modis (Terra a Aqua) Multiespectral: 36 bandas, com resolução espacial de 250 m, 500m ou 1 Km (dependendo das bandas) Largura da imagem: 2330 Km Frequência temporal: +- 1 dia (2 passagens por dia usando Terra e Aqua) Imagens disponibilizadas gratuitamente

Localização de incêndios activos a partir de imagem MODIS

Alguns sensores com resolução espacial comparável a fotografia aérea [Jen00]

Algumas características do sensor DigitalGlobe QuickBird Modo pancromático (450-900 nm): resolução espacial de 61 a 72 cms (dependendo do ângulo de aquisição), Modo multiespectral (azul 450-520nm, verde 520-600nm, vermelho 630-690nm, IVP 760-900nm): resolução espacial de 2.44 a 2.88 m Correcção posicional: 23 m (CE90%) Largura da imagem: 16.5 Km

Imagem QuickBird Resolução 2.8 m