Detecção remota: fundamentos

Apresentação em tema: "Detecção remota: fundamentos"— Transcrição da apresentação:

1 Detecção remota: fundamentos
Interacção da radiação electromagnética com a matéria

2 Formas de interacção Absorção Reflexão Transmissão
A energia radiante incidente que atinge um objecto pode ser decomposta na soma da energia reflectida, da energia absorvida e da energia transmitida.

3 Absortância, reflectância e transmitância
EI(λ) é a energia radiante incidente sobre o objecto para um certo c.d.o. λ. A decomposição é dada por EI(λ)=ER(λ)+EA(λ)+ET(λ). e depende das propriedades físicas do objecto e da geometria de iluminação e de visão. Divindindo as componentes pela energia incidente obtemos 1=aλ+ρλ+τλ em que aλ,ρλ,τλ são designados por absortância, reflectância e transmitância.

4 Tipos de superfícies reflectoras
Os dois casos extremos são os dos reflectores especulares e dos reflectores difusos (lambertianos). Se o comprimento de onda da radiação for inferior às variações na rugosidade e à dimensão das partículas da superfície reflectora, a reflexão é predominantemente difusa. [LK94]

5 A radiância (L) é o fluxo radiante por unidade de ângulo
Lλ=(Φ/Ω)/(A cos θ) em que Φ é o fluxo radiante (W) [FF04] A radiância (L) 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.

6 Interacção da radiação com a atmosfera
O efeito atmosférico consiste em: Absorção: absorção pelas partículas da atmosfera Dispersão: alteração da direcção de propagação da radiação

7 Efeito da absorção A absorção deve-se essencialmente ao efeito do vapor de água, dióxido de carbono e ozono. A consequência mais nítida em Detecção Remota é que a atmosfera é praticamente impermeável a certas gamas de comprimento de onda. [Jen96]

8 Efeito da dispersão atmosférica
Dispersão: absorção e reemissão de radiação por partículas da atmosfera. Principais tipos de dispersão: Rayleigh: provocada por partículas de dimensão molecular Mie: provocada por partículas em suspensão (aerossol atmosférico) Não selectiva Distinguem-se efeitos da atmosfera em função da dimensão das partículas da atmosfera que os causam e das bandas de c.d.o. que são afectadas.

9 Dispersão de Rayleigh (molecular)
O efeito de dispersão de Rayleigh ocorre nas camadas mais altas da atmosfera e é causado pelas moléculas com diâmetro inferior a 0.1 vezes o c.d.o da radiação. É inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda. Por exemplo, a dispersão causada pela atmosfera para um c.d.o. de 0.3µm (UV) é 16 vezes superior do que para um c.d.o. de 0.6µm (vermelho). A luz azul (0.4µm) sofre este efeito 5 vezes mais do que a luz vermelha (0.6µm).

10 Dispersão de Mie O efeito de dispersão de Mie também depende, mas de uma forma menos acentuada do que a dispersão de Rayleigh, do c.d.o. As partículas que o causam são essencialmente poeiras, vapor de água e outros aerossois (com diâmetro de 0.1 a 10 vezes o c.d.o. da radiação) A dispersão de Mie depende de características físicas dessas partículas como a dimensão, forma, índide de refracção, concentração, ...

11 Dispersão não selectiva
Ocorre nas camadas mais baixas da atmosfera. As partículas que o causam são essencialmente gotículas de água ou cristais de gelo com diâmetro 10 vezes superior ao c.d.o. da radiação. A dispersão não selectiva aplica-se à radiação independentemente do c.d.o.

12 Comparação dos efeitos de Rayleigh e Mie para c. d. o
Comparação dos efeitos de Rayleigh e Mie para c.d.o.’s na região do visível e do IV próximo [Jen96]

13 Efeito da atmosfera nas imagens de Detecção Remota
[RJ99]

14 Nível radiométrico e reflectância
O valor na imagem de satélite (nível radiométrico) depende de: banda espectral irradiância solar na superfície do elemento do terreno reflectância do elemento do terreno transmitância da atmosfera na direcção do sensor radiância da atmosfera radiância total que chega ao sensor e parâmetros do sensor

15 Interacção da radiação com a superfície Assinaturas espectrais típicas da vegetação, o solo, e a água:

16 Interacção da radiação com a vegetação
A clorofila absorve mais na região do azul e do vermelho (com picos de absorção em aproximadamente e µm) do que no verde (pico de reflexão em 0.54 µm aproximadamente) O stress hídrico causa uma diminuição do teor de clorofila e um aumento de reflectância na região do vermelho. A estrutura interna das folhas causa um pico de reflectância na região do IV próximo (de 0.7 a 1.3 µm) com valores próximos de 45 a 50%. A reflectância aumenta nessa região com o número de camadas de folhas. Teor em água. Na região do IV médio existem picos de absorção em 1.4, 1.9 e 2.7 µm aproximadamente, causados pela presença de água nas folhas. O aumento do teor de água nas folhas provoca uma diminuição de reflectância. Índice de área foliar. Consequentemente, a reflectância de um coberto verde depende fortemente do índice de área foliar.

17 Absorção pela clorofila e outros pigmentos [Jen00]

18 Factores que afectam a reflectância da vegetação
[Jen83]

19 Efeito da senescência Zonas de absorção da clorofila [Chu00]

20 Efeito das fases do ciclo vegetativo
Imagens em falsa cor (a reflectância no IV próximo é representada por vermelho) Efeito das fases do ciclo vegetativo [Jen00]

21 Interacção da radiação com o solo
A rugosidade do solo causa em geral um aumento de reflectância. O aumento do teor de matéria orgânica está associado a uma diminuição da reflectância. O aumento do teor de água do solo provoca uma diminuição de reflectância

22 Interacção da radiação com a água
A água não reflecte radiação para c.d.o. acima da região do visível A existência de sedimentos na água provoca um aumento da reflectância. O aumento do teor de clorofila na água provoca uma diminuição de reflectância na zona do azul e um aumento na zona da verde

23 Assinaturas espectrais (níveis radiométricos no sensor) de alguns tipos de coberto registadas no sensor TM (Landsat) [Chu00] visível IV prox IV médio