Objetivos do Curso Introdução à vida científica Apresentação de conceitos de sensoriamento remoto Introdução aos problemas de cada região do espectro Introdução aos métodos, sistemas e produtos de sensoriamento remoto Promover uma familiarização com a literatura de sensoriamento remoto Aproximação do trabalho de dissertação

Feitura da Ciência Por que fazer ciência? Onde fazê-la? Como fazê-la? Passos: O que fazer? Como fazer? Fazer Sumariação e codificação dos resultados Análise dos dados Obtenção de conclusões Discussão Redação do trabalho Divulgação do trabalho Métodos heurísticos: processos que o pesquisador emprega para realizar descobrimentos Expressão formal da descoberta ou da pesquisa Redação Revistas científicas Comunidade científica

Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto Jensen, J. R Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto Jensen, J.R. Remote sensing of the environment, cap. 1

Conceito de SR Sensoriamento remoto é a ciência de adquirir, processar e interpretar imagens, e dados correlatos, obtidos por aeronaves ou satélites que registram a interação entre a matéria e a radiação eletromagnética.

Conceito de Sensoriamento Remoto Fonte: Jensen, 2000

Histórico do Sensoriamento Remoto     

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Espectro eletromagnético (1) c = l x f c = velocidade da luz l = comprimento de onda f = freqüência

Espectro eletromagnético (2)

Radiação incidente

Radiação incidente e reflectância

Classificação dos Sensores Quanto à região espectro em que operam região óptica região de microondas ou visível infravermelho próximo + médio infravermelho termal microondas multibandas (largas × estreitas) Quanto à fonte de energia passivos ativos Quanto ao formato do dado produzido imageadores Não-imageadores Quanto ao processo de formação de imagens (nos imageadores) sistema de quadros (frame systems) sistema de varredura Quanto ao sistema de varredura mecânica (wiskbroom) eletrônica (pushbroom)

Slater Manual of Remote Sensing Schott – Remote Sensing Chain

Níveis de Aquisição(1) Laboratório, campo, aéreo, orbital Variáveis de cada nível Métodos em cada nível Produtos em cada nível Equipamentos

Níveis de Aquisição(2) Laboratório Campo Aéreo Orbital Variáveis ,, cor, umidade, etc. ,, cor, umidade, IAF, rugosidade Elementos de interpretação, , medidas de simuladores orbitais , temperatura, grandezas radiométricas, produtos derivados Equipamentos Espectrorra-diômetro, lâmpadas, placas de referência Espectrorra-diômetros, termômetros, medidores diversos, GPS Câmera aérea, radiômetros, simuladores orbitais Sensores remotos diversos Produtos Números, gráficos Números, gráficos, fotografias Fotos aéreas, perfis, imagens Imagens, fotos, produtos derivados, perfis verticais, números

Componentes dos Sistemas Sensores Componentes Básicos dos Sistemas Sensores ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO SISTEMA GERAL Sistema óptico Detector Processador de sinais (função de gerar um output)

Sistema Óptico FOV (field of view): é o ângulo sólido através do qual o fluxo radiante é captado pelo sensor e depende da configuração óptica do sensor. IFOV (instantaneous field of view): é a área no terreno definida pela imagem do elemento detector ampliada pela razão entre a altitude do sensor e a distância focal óptica do sistema sensor.   IFOV = D/f em radianos ou IFOV = (H.D)/f em metros, onde H é a altitude do sensor. Exemplo do TM  D = 9,7.10-5 m; f = 2,28 m; e H = 705 km.  IFOV = 42 rad ou 30 m. 42 * 705 ~= 30 m Não confundir IFOV com PIXEL. Pixel é a amostra dos dados no produto final à qual um valor de radiância é atribuído.

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

Sistemas de Dispersão(cont.)     Sistemas de Dispersão(cont.)  ·     Prismas ·     Grades de Difração Usados num arranjo óptico similar a fim de produzir um espectro a partir de uma fonte de radiação qualquer.     

Sistema de dispersão – curvas espectrais (cont.)

Função do sistema de dispersão Cor Azul Verde Vermelho

Conceito multiespectral

Conceito hiperespectral

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

Detectores (1) Dispositivos que têm a função de transformar a radiação eletromagnética diretamente num sinal de energia elétrica Térmicos Sinal de saída é resultante da alteração da sua temperatura causada pela energia incidente. Fotoemissivos Sinal de saída é função do efeito fotoelétrico: fótons incidentes causam deslocamento de elétrons, que são proporcionais à energia incidente. Figura de McCluney (1994), p. 194

Detectores(2) Quânticos O sinal elétrico ou mudança no detector é causada pela incidência de fótons sobre o detector, os quais interagem diretamente com os níveis de energia dos elétrons no interior do detector produzindo transportadores de carga livre. CCD: charge-coupled device Figura 7.15 de McCluney (1994), p. 207

CCD

Arranjo de detectores

Detectores(3) Figuras de Mérito Responsividade: razão entre o sinal de saída e o fluxo de entrada. Noise equivalent power (potência equivalente de ruído): nível de ruído produzido na ausência de fluxo incidente. Outras: eficiência quântica, características de ruído, tempo de resposta, linearidade de resposta, range dinâmico de resposta, resposta espectral, área de resposta do elemento detector, uniformidade de resposta na área do elemento detector. Figura 7.20 de McCluney (1994), p. 229

Tipos de detectores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores ALVO emissão reflexão background radiância de trajetória Óptica de coleta Dispersã o Detecção Processame nto de sinais DADO

Processamento de Sinais (1) Processamento do Sinal Eletrônico Pré-amplificador Amplificador Filtro Passa-baixa Relação Sinal/Ruído 

Processamento de Sinais (2)

Dado

Programa Espacial Um programa de satélites é composto por quatro segmentos: segmento espacial segmento solo de controle segmento solo de aplicações segmento lançamento Nível mais alto: Deliberar sobre assuntos/questões e aprovar propostas que afetam : o desempenho da missão do CBERS o cronograma do CBERS o custo global e divisão de custos do CBERS os riscos que podem ser assumidos (tecnológicos, de custo, de cronograma) divisão de trabalho entre Brasil e China no desenvolvimento divisão de trabalho entre Brasil e China na operação local de integração dos satélites 3 e 4 escolha dos lançadores política de distribuição de produtos CBERS para outros países continuação do programa, tempo de vida do programa

Arquitetura de uma Missão Espacial

Programas Espaciais

Estágios de uma Missão Espacial

Requisitos e limitações no projeto de um satélite

Análise Preliminares da Missão

Satélite: projeto e tamanho

Fases de um Programa Espacial

Quem é Quem num Programa Espacial?

Definição dos Objetivos de uma Missão Espacial

Definição dos Requisitos de Missão

Análise de Custo

Características da Carga Útil

Operação da Missão

Características do Satélite

Tipos de satélites e cargas-úteis

Tipos de Varreduras Ópticas

Métodos de Varreduras Ópticas advantages matrix cover noise required

Exemplo de Características de um Sensor

Subsistemas de um Satélite

Programa espacial FORMATO DOS DOCUMENTOS Escopo do trabalho: Responsável:  Entrada:  Saída:  Início:  Término:  Atividades incluídas:  Atividades excluídas: JPC GERÊNCIA DO PROGRAMA 2.1. Coordenação da Gerência do Programa 2.1.1. Gerência de risco 2.1.2. Gerência de comunicação 2.1.3. Recursos humanos 2.2. Planejamento e acompanhamento da organização 2.2.1. Gerência de cronograma 2.2.2. Configuração/documentação 2.3.1.Gerência de configuração 2.3.2. Gerência de informação/documentação 2.4. Gerência de custo

Programa espacial 2.5 Gerência de produção 2.6 Logística e contratos 2.6.1. Gerência de contratos 2.6.2. Apoio logístico 3. ENGENHARIA DE SISTEMAS 3.1. Missão 3.2. Espaço 3.3. Controle 3.4. Aplicações 3.5. Lançamento 3.6. Verificação 4. ASSEGURAMENTO DA MISSÃO 4.1. Asseguramento da qualidade 4.2. Dependabilidade 4.3. Segurança 5. SEGMENTO ESPACIAL 5.1. Gerenciamento 5.2. Engenharia de sistemas 5.2.1. Arquitetura elétrica 5.2.2. Arquitetura mecânica 5.2.3. Análise térmica 5.2.4. Comunicações

Programa espacial 5.2.5. Arquitetura informática 5.2.6. Análise de missão 5.2.7. Cargas úteis 5.2.8. Verificação 5.3. Asseguramento de produto 5.3.1. Gerenciamento do asseguramento do produto 5.3.2. Asseguramento da qualidade 5.3.3. Asseguramento da segurança 5.3.4. Asseguramento da dependabilidade 5.3.4.1 Confiabilidade 5.3.5. Software de asseguramento do produto 5.3.6. EEE (electrical electronic elements) 5.3.6.1. Especificação e aceitação de EEE 5.3.7. Mteriais, partes mecânicas e processos 5.4. Câmera PanMux 5.4.1. Gerência técnica 5.4.2. Acompanhamento técnico 5.5. Subsistema Câmera MUX 5.5.1. Gerência do subsistema

Programa espacial 5.5.2. Engenharia do subsistema 5.5.3. Óptica 5.5.4. Mecanismo e controle térmico 5.5.5. Unidade de processamento eletrônico 5.5.6. Testes 5.5.7. GSE (ground support equipment) 5.6. Câmera IRS 5.6.1. Gerência técnica 5.6.2. Acompanhamento técnico 5.7. Câmera WFI 5.7.1. Gerência técnica 5.7.2. Engenharia do subsistema 5.7.2. Óptica 5.7.4. Testes 5.7.5. GSE 5.8. Gravador de dados 5.8.1. Gerência técnica 5.8.2. Engenharia do subsistema 5.8.3. Gravador de dados 5.8.4. Testes 5.8.5. GSE 5.9. DCS (sistema de coleta de dados) 5.9.1. Gerência técnica 5.9.2. Engenharia do subsistema 5.9.3. Antena de UHF

Programa espacial 5.9.4. Antena de banda S 5.9.5. Transponder 5.9.6. Diplexador 5.9.7. Transmissor de UHF 5.9.8. Testes 5.9.9. GSE 5.10. SEM (space environment monitor) 5.10.1. Gerência técnica 5.10.2. Acompanhamento técnico 5.11. PI-DT 5.11.1. Gerência técnica 5.11.2. Acompanhamento técnico 5.12. MW-DT 5.12.1. Gerência técnica 5.12.2. Engenharia do subsistema 5.13. Subsistema estrutura 5.13.1. Gerência técnica 5.13.2. Engenharia do subsistema 5.13.3. Modelo estrutural 1 5.13.4. Modelo estrutural 2 5.13.5. Estrutura do CBERS 3 5.13.6. Estrutura do CBERS 4 5.13.7. Integração e testes do SM1 5.13.8. Integração e testes do SM2 5.14. Subsistema de controle térmico 5.14.1. Gerência técnica 5.14.2. Engenharia do subsistema 5.14.3. Compartimento da bateria 5.14.4. Integração e testes do TM 5.14.5. Acompanhamento técnico

Programa espacial 5.15. Subsistema de controle de atitude 5.15.1 Gerência técnica 5.15.2. Engenharia do subsistema 5.15.3. AOCC 5.15.4. Software embarcado 5.15.5. Sensores e atuadores 5.15.6. Testes do subsistema 5.15.6.1. GSE 5.15.7. Acompanhamento técnico 5.16. Subsistema de propulsão 5.16.1. Gerência técnica 5.16.2. Engenharia do subsistema 5.16.3. Thrusters 5.16.4. Tanques 5.16.5. Válvulas, tranducers 5.16.6. Pipelines 5.16.7. Propelente 5.16.8. Testes 5.15.8.1. GSE 5.16.9. Acompanhamento técnico 5.17. Subsistema de suprimento de energia 5.17.1. Gerência 5.17.2. Engenharia do subsistema 5.17.3. SAG 5.17.4. Shunt 5.17.5. BDR 5.17.6. AC/DC converters

Programa espacial 5.17.7. Bateria 5.17.8. Testes 5.17.8.1. GSE 5.18. Subsistema On-Board Data-Handling 5.18.1. Gerência do subsistema 5.18.2. Engenharia do subsistema 5.18.3. CTU 5.18.4. Flight software 5.18.5. RTU 5.18.6. TCU 5.18.7. CDU 5.18.8. Testes 5.18.8.1. GSE 5.18.9. Acompanhamento técnico 5.19. Subsistema do sitema de circuitaria 5.19.1. Gerência do subsistema 5.19.2. Acompanhamento técnico 5.20. Subsistema TT&C 5.21. EM AIT (electrical model) 5.22. CBERS-3 AIT (PFM) 5.23. CBERS-3 AIT (FM) 5.24. Modelo rádio-elétrico 5.25. EGSE 5.26. MGSE 6. SEGMENTO DE CONTROLE (SOLO) 6.1. Gerência 6.2. Engenharia de sistemas 6.3. Segmento de solo brasileiro

Programa espacial 7.2.1.3. Mission Operations Center 6.3.1. Gerenciamento 6.3.2. Engenharia de sistemas 6.3.3. Estações de TT&C 6.3.4. Centro de controle 6.3.4.1. Simulador de satélite 6.3.5. Testes do segmento 6.4. Segmento de solo chinês 6.5. Testes 7. SEGMENTO DE APLICAÇÕES (SOLO) 7.1. Gerenciamento 7.2. Produção de imagens 7.2.1.1. Management 7.2.1.2. Systems Engineering 7.2.1.3. Mission Operations Center 7.2.1.4. Image Processing Center 7.2.1.5. Image Assesment System 7.2.1.6. Image Receiving Station 7.2.1.7. Data Distribution Center 7.2.1.8. Data Archiving Center 7.2.1.9. DCS Mission Center 7.2.1.10. Segment Tests 7.2.2. Chinese 7.3. Aplicações 7.3.1. Brasil 7.3.1.1 Aplicação 1 (ex. Florestas)

Programa espacial 10. OPERAÇÃO DO SISTEMA 10.1. Controle do satélite 7.3.1.2 Aplicação 2 (Ex. Agricultura) 7.3.1.3 Aplicação n 7.3.2 China 8. SEGMENTO DE LANÇAMENTO 8.1. Gerenciamento 8.2. Lançador 8.3. Centro de lançamento 8.4. Campanha de lançamento do CBERS-3 8.5 campanha de lançamento do CBERS-4 9. TESTES GERAIS DO SISTEMA 10. OPERAÇÃO DO SISTEMA 10.1. Controle do satélite 10.1.1. Brasil 10.1.1.1. Treinamento 10.1.2. China 10.2. Produção de imagens 10.2.1. Brasil 10.2.2. China

Resoluções Espacial Espectral Temporal Radiométrica IFOV, dwell time (tempo de permanência ou tempo de amostragem) Espectral Número de bandas, largura de bandas Temporal Tempo de revisita, visada lateral, largura da faixa de imageamento, tipo de órbita (polar, equatorial, geoestacionária) Radiométrica Nível de quantização, compressão de dados, sensibilidade radiométrica

Definição de Sensores

Conceito Multi Muli-estágio Multi-datas Multi-banda e multiespectral Multipolarização Multidirecional Multi-realce

Sensores Fotográficos

Tipos de aerolevantamentos

Espectro eletromagnético(3)

Espectro eletromagnético (4)