IV Colóquio Detecção Remota: Observação da Terra

IV Colóquio
Detecção Remota:
Observação da Terra
Sociedade de Geografia de Lisboa
27 de Novembro de 2015
IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Colóquio organizado pela Secção de
Geografia Matemática e Cartografia da
Sociedade de Geografia de Lisboa:
Organizador: Professor Doutor José António Tenedório
Moderadores de mesa: Professor Doutor João Catalão e Eng.º
Rogério Ferreira de Almeida
IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Introdução
A tecnologia de suporte aos sistemas de observação da Terra
e as aplicações das imagens obtidas por detecção remota, seja
na investigação seja na operacionalização de serviços de apoio
aos Estados e às empresas, têm registado avanços sem
precedentes: Copernicus, Programa de Observação da Terra
da Comissão Europeia, anteriormente designado GMES, abriu
uma nova etapa de implementação com o lançamento do
satélite Sentinel-2A; LANDSAT, programa conjunto
NASA/USGS, tem garantida a continuidade do serviço de
observação; a emergência dos VANT para aplicações civis,
está a gerar um potencial crescente de aplicações a muito
grande escala, nomeadamente para registo de informação
geográfica sobre fenómenos espacial e temporalmente
confinados.
Atenta à evolução científica nesta área, a Secção de Geografia
Matemática e Cartografia da Sociedade de Geografia de
Lisboa organiza o IV Colóquio “Detecção Remota: Observação
da Terra” (DROT IV), no dia 27 de Novembro de 2015. À
semelhança dos anteriores, realizados em 2008, 2011 e 2013,
este colóquio, único evento em Portugal inteiramente dedicado
à Detecção Remota, versará os avanços científicos e
tecnológicos mais recentes em matéria de Observação da
Terra. As sessões estão programadas de forma que o colóquio
seja, para além de um momento de apresentação pública de
comunicações especializadas, também um espaço de debate
em torno da agenda do futuro, para o qual se espera a
assistência e a intervenção da comunidade científica e técnica
portuguesa, dos universitários, dos agentes da administração
central e local, das empresas, e do público em geral.
Professor Doutor José António Tenedório
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Programa
9h30 | Abertura pelo Exm.º Sr. Presidente da Sociedade de
Geografia de Lisboa, Professor Luís Aires-Barros, e introdução
ao colóquio pelo Sr. Presidente da Secção de Geografia
Matemática e Cartografia
10h00 – 11h00 | Conferência inaugural: Doutora Ana Fonseca
(LNEC): A observação da Terra e a integração de dados: do in
situ aos satélites, passando pelos VANT
11h00 – Intervalo
11h30 – 12h30 | Sessão 1: Observação e Monitorização da
Terra: Terra, Mar e Atmosfera
Moderador: Professor João Catalão, FCUL
Professor Gonçalo Vieira (IGOT, Universidade de Lisboa): A
deteção remota e o estudo dos ambientes terrestres da
Antártida Marítima. O contributo da Universidade de Lisboa
Doutor Nuno Catarino (Head of PDGS Division, Deimos):
Projetos na área do espaço: observação remota e GNSS
Professor Manuel Campagnolo (CEF e DCEB, ISA,
Universidade de Lisboa): Resolução espacial efectiva de
produtos derivados dos sensores MODIS e VIIRS:
consequências da adopção do meridiano de referência e da
grelha sinusoidal
12h30: Intervalo para almoço (livre)
14h00 – 15h00 | Sessão 2: Aplicações operacionais da
Detecção Remota
Moderador: Eng.º Rogério Ferreira de Almeida (Secção de
Geografia Matemática e Cartografia, Sociedade de Geografia
de Lisboa)
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Eng.º João Agria Torres, Eng.º Luís Nogueira Dias (ARTOP,
AERO-TOPOGRÁFICA, LDA.): O LiDAR terrestre como técnica
de Detecção Remota: experiências na ARTOP
Eng.º Pedro Marques (REN): A utilização de meios de deteção
remota na gestão da vegetação nas faixas de servidão de
infraestruturas energéticas
Mestre Carla Barroso (IPMA): Utilização de satélites
meteorológicos na monitorização da atmosfera e de superfícies
continentais
15h00: Intervalo
15h30 – 16h30 | Sessão 3: Detecção Remota Urbana
Moderador: Professor José António Tenedório (UNL-FCSH,
CICS.NOVA)
Professor José Alberto Gonçalves (FCUL, CIIMAR): Avaliação
da qualidade da informação geográfica obtida por VANT em
áreas urbanas
Doutora Teresa Santos (CICS.NOVA, FCSH-UNL): Modelação
de dados de detecção remota como ferramenta de estimação
do uso potencial de coberturas de edifícios em áreas urbanas
Eng.ª Maria João Henriques (LNEC): Conhecer melhor a
cidade: o contributo da termografia
16h30 | Debate e conclusões
17h00 | Palavras de encerramento pelo Exmº. Sr. Presidente
da Sociedade de Geografia de Lisboa, Professor Luís AiresBarros
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Conferência inaugural
A observação da Terra e a integração de dados:
do in situ aos satélites, passando pelos VANT
Ana Fonseca
Laboratório Nacional de Engenharia Civil
Nesta palestra faz-se um apanhado da evolução da
observação da Terra, focando-nos na alteração dos
paradigmas ao longo do tempo, desde os primeiros anos em
que se iniciou atividade científica neste domínio em Portugal
até aos dias de hoje.
Descreve-se a importância das observações in-situ para a
geração de produtos e serviços com dados de observação da
Terra, focando-nos no Programa Europeu Copernicus e no seu
serviço de gestão de emergências. Faz-se um apontamento
sobre a recolha de dados com veículos aéreos não tripulados
(VANT), que, dependendo das aplicações, podem ser
encarados como dados de observação remota ou in-situ.
Por último faz-se referência ao futuro da investigação em I&D,
sob coordenação da conferencista, no LNEC.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
A deteção remota e o estudo dos ambientes
terrestres da Antártida Marítima. O contributo da
Universidade de Lisboa
Gonçalo Vieira
IGOT, Universidade de Lisboa
A região ocidental da península antártica é uma das áreas da
Terra que tem sofrido um maior aquecimento atmosférico nos
últimos 50 anos, com aumento das temperaturas médias
anuais superior a 2,5 ºC. As implicações sobre os glaciares,
plataformas de gelo e gelo marinho são relativamente bem
conhecidas, mas o que se está a passar nas áreas
deglaciadas, em especial no que respeita ao permafrost, é
ainda pouco conhecido. O CEG/IGOT da Universidade de
Lisboa vem desenvolvendo, desde há cerca de 15 anos, em
conjunto com as universidades de Alcalá de Henares, Federal
de Viçosa, Wisconsin-Madison, Buenos Aires e Instituto
Antártico Búlgaro, um programa de monitorização do estado
térmico do permafrost. Este é um fenómeno de monitorização
pontual relativamente simples, mas que envolve grandes
dificuldades ao nível do conhecimento do seu comportamento
espacial, que só pode ser melhor conhecido por técnicas de
modelação. No sentido de melhorar a caracterização do
comportamento espacial do permafrost e, em particular, dos
factores climáticos forçadores do seu estado térmico (por ex.: a
neve) e de analisar diversos bioindicadores, equipas do
CEG/IGOT, IDL e CERENA/IST, têm colaborado desde há
alguns anos no campo da deteção remota, integrados em
vários projetos nacionais e internacionais, vários deles
apoiados pelo Programa Polar Português e pela Fundação
para a Ciência e a Tecnologia.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Esta palestra visa ilustrar os principais resultados dos trabalhos
em curso nos ambientes terrestres da Antártida Marítima,
focando-se nas seguintes técnicas:
- Cartografia geomorfológica com recurso a imagens de satélite
de alta resolução;
- Cartografia de bioindicadores com recurso a imagens de
satélite de alta resolução;
- Cartografia da neve com recurso a imagens de satélite de alta
resolução;
- Análise da neve com recurso a imagens micro-ondas
(ENVISAT ASAR, TerraSAR-X);
- Geração de ortofotomapas e modelos digitais de superfície
com recurso a Veículos Autónomos não-tripulados;
- Estudo da deformação do permafrost com recurso a
interferometria radar.
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Projetos na área do espaço: observação remota e
GNSS
Nuno Catarino
Deimos
A DEIMOS Engenharia, parte do Grupo Elecnor-DEIMOS, é
uma empresa Portuguesa de Engenharia Aeroespacial
que, desde 2002, concebe e desenvolve sistemas espaciais
avançados. A experiência da DEIMOS Engenharia tem vindo
a construir-se nas áreas de Análise de Missão, Engenharia de
Sistemas Espaciais, Sistemas de Segmento de Terra
e Aplicações. As áreas de atividade vão desde o design de
sistemas de engenharia (como sejam a definição de
algoritmos, modelação matemática, simulação e prototipagem
de sistemas) até ao desenvolvimento e/ou validação de
sistemas operacionais de software.
No âmbito de sensores de detecção remota, a DEIMOS tem
vindo a desenvolver um sistema de radar bi-estático
utilizando os sinais de GNSS como sinais de oportunidade. A
análise da reflecção dos sinais GNSS na superfície da Terra
(GNSS-Reflectometry, ou GNSS-R), tem-se vindo a afirmar
como uma técnica alternativa de Observação Remota, com
aplicações em sistemas de solo, VANTs e satélites. A DEIMOS
tem vindo a desenvolver atividades nestas três configurações,
com particular ênfase no desenvolvimento de um sistema de
caracterização da superfície Oceânica, o sistema
SARGO (sargo.deimos.com.pt), com aplicações também na
detecção de biomassa e outras. Este sistema, baseado nos
sistemas de recepção GNSS da DEIMOS, foi iniciado em 2012
num projeto QREN, e encontra-se atualmente em fase
evolução através dos projetos FP7 E-GEM (www.e-gem.eu),
H2020 COREGAL (www.coregalproject.com) e SOCODRONE (socodrone.hidrografico.pt).
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Relativamente a atividades de suporte a aplicações de
Observação da Terra, a DEIMOS tem vindo a desenvolver
desde 2012 o sistema SenSyF (www.sensyf.eu) dedicado à
aquisição e processamento intensivo de dados. Este sistema
facilita o acesso a dados de satélites Sentinel entre outros, e o
seu processamento posterior numa cloud privada ou
pública, contando com um conjunto de ferramentas dedicadas
para acelerar a criação de serviços. O sistema SenSyF tem
vindo a ser desenvolvido em conjunto com vários parceiros
Europeus num projeto FP7, liderado pela DEIMOS, e
está complementado no âmbito do suporte à investigação em
atividades costeiras (projeto H2020 Co-ResyF) e de integração
de dados in situ sobre o território nacional no âmbito do projeto
SIMOcean (EEA Grants).
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Resolução espacial efectiva de produtos
derivados dos sensores MODIS e VIIRS:
consequências da adopção do meridiano de
referência e da grelha sinusoidal
Manuel Campagnolo
CEF e DCEB, Instituto Superior de Agronomia
Universidade de Lisboa
Os sensores MODIS e VIIRS pertencentes ao NASA’s Earth
Observing System (EOS) têm assumido um papel muito
importante na observação da Terra e monitorização da
superfície terrestre, dos oceanos e da atmosfera. Sendo
sensores com um campo de visão muito alargado, em que as
observações têm uma geometria variável, é necessário
reamostrar essas observações numa grelha regular global por
forma a elaborar produtos de alto nível (compósitos temporais,
multi-angulares, ou combinações de bandas distintas). A grelha
adoptada pela NASA é a grelha sinusoidal, em que cada pixel
corresponde a uma área constante sobre a superfície, no
pressuposto de que essa escolha garante uma resolução
espacial uniforme sobre o globo. Nesta apresentação, discutese o processo que levou à adopção dessa grelha regular, cujo
meridiano central é o meridiano internacional de referência.
Usando dados reais de de geolocalização de observação
MODIS e VIIRS, determina-se para a generalidade do globo a
proporção do sinal à superfície que é preservado após
observação dos sensores e subsequente reamostragem
dessas observações sobre a grelha sinusoidal. Mostra-se que,
ao contrário do que é usualmente admitido, a resolução
espacial não é uniforme e tende a ser de melhor qualidade
junto ao meridiano de referência e junto ao Equador.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
O LiDAR terrestre como técnica de detecção
remota: experiências da ARTOP
João Agria Torre
Luis Nogueira Dias
ARTOP, AERO-TOPOGRÁFICA, LDA.
O LiDAR terrestre é uma tecnologia que pode ser enquadrada
como um instrumento de detecção remota dirigida a situações
específicas e a zonas de intervenção bastante restritas.
Os desenvolvimentos que se verificam continuamente nesta
tecnologia, em particular o seu desempenho operacional,
conjuntamente com a possibilidade de associação a outros
sensores/instrumentos de detecção remota terrestres,
permitem que se perspective um conjunto de utilizações com
um espectro mais alargado que o actual.
Neste contexto, são apresentados alguns projectos
desenvolvidos pela ARTOP com diversas finalidades, quer no
âmbito da preservação do património quer na indústria mineira,
bem como uma antevisão das possibilidades e oportunidades
que poderão surgir a curto prazo com integração de sensores,
focando igualmente as limitações que podem ser actualmente
identificadas.
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A utilização de meios de deteção remota na
gestão da vegetação nas faixas de servidão de
infraestruturas energéticas
Pedro Marques
REN-Redes Energéticas Nacionais
A REN é concessionária das redes de transporte de energia
(eletricidade e gás) em Portugal, tendo como missão garantir o
fornecimento ininterrupto de eletricidade e gás natural, ao
menor custo, satisfazendo critérios de qualidade e de
segurança, mantendo o equilíbrio entre a oferta e a procura em
tempo real, e assegurando as condições de sistema que
viabilizam o mercado da energia.
Para garantir as condições de segurança das infraestruturas
energéticas e para dar resposta à legislação em vigor,
nomeadamente a relacionada com Sistema de Defesa da
Floresta Contra Incêndios, a utilização de meios de deteção
remota e de fotografia aérea são ferramentas fundamentais na
deteção de vegetação que represente um risco para as
infraestruturas, assim como no apoio ao planeamento das
ações de gestão da vegetação naquelas infraestruturas.
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Utilização de Satélites Meteorológicos na
Monitorização da Atmosfera e de Superfícies
Continentais
Carla Barroso
IPMA
O satélite meteorológico Europeu Meteosat Second Generation
(MSG), da responsabilidade da Agência Europeia para a
exploração de satélites Meteorológicos (EUMETSAT), fornece
imagens do disco terrestre a cada 15 minutos, num canal de
visível de banda larga e em 11 canais espetrais de largura
mais estreita (3 situados na banda do visível e 8 no
infravermelho). A resolução espacial das imagens obtidas no
ponto sub-satélite (localizado no equador terrestre) é de cerca
de 1 km no caso do canal de banda larga e de cerca de 3 km
para os restantes canais. A partir destas imagens obtém-se
produtos que permitem acompanhar a evolução do estado da
atmosfera com elevada frequência temporal sobre uma vasta
área. Os produtos MSG permitem a identificação de regiões de
nuvens muito baixas ou nevoeiros, regiões de icing (ambos os
fenómenos especialmente relevantes na meteorologia
aeronáutica), identificação de regiões de ciclógenese e a
monitorização da evolução de tempestades convectivas.
Projetados com o objectivo de monitorizar as condições do
Estado do Tempo, os satélites meteorológicos, devido à grande
evolução tecnológica que sofreram nos últimos anos, são
atualmente também utilizados em muitas outras áreas do
estudo da Terra; é por exemplo possível determinar
parâmetros relacionados com a vegetação (estado e stress
hídrico), com o balanço de radiação à superfície, balanço de
energia ou com a deteção de incêndios florestais. Produtos
como estes são desenvolvidos na LSA SAF
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(http://landsaf.ipma.pt/), que integra o Segmento de Solo da
EUMETSAT. A LSA SAF é coordenada pelo Instituto Português
do Mar e da Atmosfera (IPMA) e conta com participação de
outras 7 instituições Europeias. Nesta apresentação dão-se
alguns exemplos da utilização de produtos derivados do
satélite MSG quer na monitorização do estado do tempo, quer
na monitorização de superfícies continentais.
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Avaliação da qualidade da informação geográfica
obtida por VANT em áreas urbanas
José Alberto Gonçalves
Universidade do Porto, Faculdade de Ciências
Os veículos aéreos não tripulados (VANT), equipados com
sistemas de navegação autónoma e câmaras digitais
compactas, são uma fonte de informação útil para
complementar ou possivelmente substituir a aquisição de
fotografia aérea com câmaras convencionais, na aquisição de
informação geográfica. O seu sucesso vem também da
utilização de metodologias largamente automáticas,
relativamente recentes, que permitem a orientação relativa
automática das imagens, a geração de nuvens densas de
pontos, e a criação de modelos digitais de superfície e
mosaicos de ortofotos. Estes dois últimos são os produtos de
informação geográfica de grande interesse produzidos por este
método. A utilização de pontos de apoio, recolhidos com
posicionamento GPS de grande precisão, permite a
georreferenciação desses produtos com rigor posicional subdecimétrico.
Para além de muitas possibilidades de aplicação em ambientes
naturais, a utilização em ambientes urbanos tem-se revelado
também de grande interesse. Neste caso levantam-se
dificuldades no mapeamento correto da tridimensionalidade
dos edifícios. Vários algoritmos atualmente usados, alguns
através de software de código aberto, como é o caso do
programa MicMac, lidam facilmente com esta situação,
gerando modelos de edifícios e ortofotos verdadeiros, de
bastante qualidade. Ainda assim, de acordo com os padrões
habituais de qualidade da produção de ortofotos, eles
apresentam pequenas deformações nas transições de telhado
para o terreno, havendo por isso alguma necessidade de
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
adaptação dos utilizadores a estes novos produtos. Por sua
vez o modelo de superfície permite uma avaliação qualitativa e
quantitativa das formas e dimensões dos edifícios, algo que até
agora era apenas conseguido com sistemas de varrimento
laser aéreo.
Descreve-se na apresentação a metodologia de
processamento fotogramétrico de imagens adquiridas com
VANT, realçando as formas de intervenção e controlo por parte
do utilizador. Apresenta-se um exemplo de processamento de
dados adquiridos em área urbana, com um VANT Sensefly
Swinglet, com uma câmara compacta de 12 megapixeis,
recorrendo ao programa comercial Agisoft Photoscan.
Discutem-se as vantagens e limitações da informação
resultante, e as formas de melhorar a sua qualidade, quer
através de refinamento do processamento, quer da forma de
aquisição das imagens.
Apresentam-se também resultados obtidos com fotografias
aéreas convencionais da cidade de Munique, utilizando o
programa MicMac, de código aberto. É feita uma discussão
destes resultados e comparação da aplicação das técnicas de
processamento com dados de VANT e de fotografia
convencional.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Modelação de dados de detecção remota como
ferramenta de estimação do uso potencial de
coberturas de edifícios em áreas urbanas
Teresa Santos
CICS.NOVA, FCSH-UNL
A comunicação apresenta os resultados da modelação 2D e
3D de informação obtida por deteção remota, nomeadamente
imagens Worldview-2 e dados LiDAR da cidade de Lisboa. Aos
dados obtidos por deteção remota, associa-se informação
cartográfica vetorial clássica para a localização dos edifícios.
Utilizando técnicas de modelação geográfica, selecionaram-se
as coberturas de edifícios de acordo com dois usos potenciais:
instalação de sistemas fotovoltaicos e coberturas ajardinadas
(green roofs). A metodologia proposta é implementada em
áreas distintas dada a complexidade dos cálculos requeridos. A
metodologia para avaliação do potencial fotovoltaico é
implementada numa área localizada no bairro de Alvalade, em
Lisboa. Por sua vez, a metodologia para estimar as potenciais
coberturas verdes é implementada para toda a área da cidade
de Lisboa.
A aferição de ambos os usos potenciais inicia-se com a
modelação do edificado, seguindo-se a modelação da energia
solar disponível em cada cobertura. Nestas duas fases,
recorre-se à informação 3D (Modelos Digital de Superfície) e
ao mapa das áreas edificadas. A modelação solar incluiu
parâmetros como os efeitos atmosféricos, latitude e elevação,
declive, orientação, variação diária e sazonal da ângulo solar e
efeito de ensombramento dos edifícios vizinhos. O resultado é
um mapa com a radiação anual em cada local em Wh/m2.
Para avaliar o potencial fotovoltaico, os critérios são diferentes
dos utilizados para avaliar o potencial de implementação de
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
jardins. A estimação do potencial solar considera as
especificações dos equipamentos utilizados para converter
energia solar em elétrica como a área do painel e a sua
eficiência, a área da cobertura, bem como a quantidade de
radiação solar disponível em cada cobertura. A estimação do
uso potencial das coberturas para receber jardins recorreu a
critérios diferentes do cenário anterior. Após a modelação do
edificado e da energia solar disponível, considerou-se o tipo de
material existente na cobertura e o número médio de horas de
sol disponíveis. Para tal recorreu-se ao mapa solar bem como
à informação espectral disponível da imagem WorldView-2 e à
localização dos edifícios.
Foram assim criados dois outputs: a potencial área disponível
no topo de edifícios para receber sistemas fotovoltaicos bem
como para a instalação de jardins, recorrendo a informação 3D
e informação 2D.
Os resultados constituem um contributo para um guia para o
planeamento urbano, tanto em matérias de eficiência
energética como em qualidade ambiental. Sabendo quais os
melhores locais para determinados usos, é possível instruir
políticas sustentáveis e criar linhas estratégicas que incentivem
a reconversão das coberturas dos edifícios mais favoráveis ao
ambiente.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Conhecer melhor a cidade: o contributo da
termografia
Maria João Henriques
Núcleo de Geodesia Aplicada, Laboratório Nacional de
Engenharia Civil
A termografia baseia-se no facto que todos os corpos que se
encontram a uma temperatura superior a 0°K (chamado zero
absoluto) emitem radiação eletromagnética na banda dos infravermelhos longínquos (RIV) e que a intensidade da radiação
emitida está diretamente relacionada com a temperatura
superficial do objeto.
As câmaras termográficas transformam a intensidade da RIV
incidente em imagens, frequentemente recorrendo a filtros para
tornar as imagens mais legíveis e, também, mais apelativas.
Ao dar informação instantânea sobre a temperatura superficial
de objetos, a termografia contribui assim para a monitorização
dos objetos, quer estes sejam de pequena dimensão quer de
grande dimensão, como é o caso de edifícios. Pode por isso
ser aplicada em estudos urbanos, permitindo a medição
instantânea de informação térmica, quer do edificado quer de
componentes, podendo assim ser utilizada para evidenciar
anomalias ou para contribuir para um melhor conhecimento da
cidade.
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IV Colóquio «Detecção Remota: Observação da Terra», SGL
Sociedade de Geografia de Lisboa
Secção de Geografia Matemática e Cartografia
Rua das Portas de Santo Antão, 100
1150-269 Lisboa
e-Mail: [email protected]
Telefone: 21 342 50 68 ou 21 342 54 01
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