Slide 1 - Mundo da Geomatica

Ikonos de Vitória
1 m de Resolução
PROF. ALEXANDRE ROSA DOS SANTOS
Engenheiro Agrônomo - UFES
Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFV
Doutorado em Engenharia Agrícola - UFV
UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFES
CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEO
LABORATÓRIO DE GEOMÁTICA DA UFES - LGU
Capítulo 3
Obs: Todos os Slides apresentados foram adaptados do livro
“Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de
Aplicação (2ª Edição). Autor: Maurício Alves Moreira
Vitória
LANDSAT
Andaraí
Ikonos 1 m resolução
Campos do Jordão
Ikonos 1m de Resolução
Anatomia da Planta
RAIZ
Seção transversal de raiz,
mostrando
as
diferentes
camadas e os vário tipos de
transportes de solução para o
xilema
CAULE
FOLHAS
Corte transversal de uma folha,
mostrando a distribuição de
camadas constituintes
VEJA MAIS SOBRE A FOLHA
FUNÇÕES DAS FOLHAS
RESPIRAÇÃO
TRANSPIRAÇÃO
Corte transversal de uma folha mostrando o
estômato com o ostíolo aberto e fechado
FOTOSSÍNTESE
Interação da Radiação Solar com a Planta
Principais reações fotoquímicas das plantas superiores
Interação da energia solar com a folha: radiação incidente (I), energia
refletida (R), parte absorvida (A) e parte transmitida (T)
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
NA FOTOSSÍNTESE
Luz
6CO2  6H2O  C6H12O6  O2  e
Reações da luz ou
fotoquímicas
Pigmentos encontrados nos cloroplastos de plantas
superiores e em algumas algas, associados à
transferência de energia para o processo
fotossíntético
Fórmula estrutural da molécula de clorofila “a” e
fórmula molecular das clorofilas “a” e “b”
Curvas de absorção da energia luminosa (400 a 700
nm) pelos pigmentos do cloroplasto (clorofila “a” e
“b” e beta-caroteno
ABSORÇÃO DA LUZ PELOS PIGMENTOS
Esquema de uma unidade
fotossíntética
Desenho para mostrar a distribuição das
clorofilas e a proporção dos pigmentos em
cada unidade fotossíntética
Esquema em Z, mostrando a captura
da energia luminosa pelos
fotossistemas I e II
REAÇÕES ESCURAS
PORÇÃO REFLETIDA DA RADIAÇÃO SOLAR
Espectro de reflectância de
uma folha de vegetação
verde e sadia
REGIÃO DO VISÍVEL
Efeito da presença de diferentes pigmentos na reflectância de
folha entre 400 a 900 nm
REGIÃO DO INFRAVERMELHO
Mudança na reflectância de folha de feijão provocada pela mudança no
conteúdo de água infiltrada
FATORES ENVOLVIDOS NA INTERCEPTAÇÃO,
ABSORÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ SOLAR
PELAS FOLHAS
Fatores morfológicos:
destacam-se densidade de
cobertura vegetal, distribuição horizontal e vertical de folhas e ângulo de
inserção foliar.
Área Foliar
IAF 
Área do Solo
I  IoEXP  K IAF 
sendo,
I  Fluxo de luz a da profundida de.
Io  Fluxo de luz no topo do dossel.
K  Coeficiente de extinção da luz no interior do dossel.
Fatores Fisiológicos ou Funcionais
A) Idade da planta
Curvas de reflectância espectral de folhas verdes e senescentes
B) Déficit hídrico
Curvas de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (RFAI)
Curva de
(RFAI)doe vermelho
absorvida(600
(RFAAb)
Reflectância
deenergia
trigocultura
nainterceptada
região
a 700
nm),
pelo dossel de
uma
de espectral
trigo irrigado
e com déficit de
água,
pelo dossel
uma cultura
de trigo
com
estresse
emde
função
do ângulo
zenital
(hora
do dia)de água,
medidas
das 7 às
16 horas
com medições entre as 7 e 16 horas
C) Tipo e espessura das folhas
Desenho de corte transversal de folha de Sol folha de Sol e sombras
D) Nutrientes
Curvas de reflectância do cultivar IAC-287 com dois níveis de
adubação nitrtogenada
E) Conteúdo de água na folha
Curvas
de inversa
reflectância
obtidas
em folhas
compela
diferentes
Relação
entreespectral,
a reflectância
de uma
folha de
e amilho
absorção
água
conteúdos de água
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR COM O
DOSSEL DA VEGETAÇÃO
Uma comunidade homogênea (cultura do café) e
uma heterogênea (mata natural)
Albedo de algumas superfícies
Curvas de reflectância de dosséis de trigo obtidas em diferentes
estádios de desenvolvimento
Reflectância de folhas de algodão superpostas
Vale a pena
conferir
Propriedades Espectrais das Plantas
Superiores
DO QUE DEPENDEM AS PROPRIEDADES ESPECTRAIS DAS PLANTAS
SUPERIORES?
Morfologia das folhas;
Estrutura interna das folhas;
Composição química;
Estado fisiológico;
Geometria das plantas (disposição espacial);
Etapa de crescimento ou de desenvolvimento na qual encontra práticas
culturais;
Condições climáticas antes e durante o ciclo de vida das plantas.
As folhas absorvem, refletem e transmitem as radiações incidentes
seguindo o padrão das células pigmentadas que contêm soluções
aquosas. A refletividade das folhas (plantas superiores) é atribuída à
estrutura interna das mesmas.
FACE SUPERIOR
CÉLULAS
GUARDAS
CUTÍCULA
EPIDERME
Difunde bastante
as r.e.m e reflete
pouco
TECIDO
PALIÇÁLICO
MESÓFILO
ESPONJOSO
Cotem pigmentos
(clorofila) absorvendo
radiação visível
CAVIDADE SUBESTOMATAL
EPIDERME
FACE INFERIOR
Seção transversal de uma folha mostrando possíveis trajetórias
das radiações eletromagnéticas (GATES, 1970)
TEORIA DE WILLSTATE & STOLL (1918) BASEADA NA REFLEXÃO CRÍTICA
DA R.E.M. NAS PAREDES CELULARES (REFLEXÃO ESPECULAR)
Reflexão especular
r.e.m
Célula
Parede celular
Esquema da teoria de WILLSTATER & STOLL
OBSERVAÇÃO
Cutícula: difunde bastante e reflete pouco;
Tecido palicádico: contém pigmentos (clorofila) e absorve as radiações
visíveis;
Mesófilo esponjoso: têm muitos espaços inter-celulares os quais refletem
r.e.m. Nele acontecem trocas entre O2 e CO2 (fotossíntese e respiração).
TEORIA DE SINCLAIR
A refletividade no IV próximo (0,7 – 1,3 mm) está relacionada com o
número de espaços de ar existentes entre células. A refletividade é maior
quanto maior é o número de espaços de ar porque as r.e.m. passam
com maior freqüência das partes da folha que tem alto índice de refração
para aquelas partes que têm baixo índice de refração:
Célula
Parede hidratada (índice 1,4)
Célula
Célula
Ar inter-celular (índice 1,0)
A r.e.m. atinge a parede
celular e é difundida em todas
direções na cavidade intercelular.
Célula Célula
Esquema da teoria de SINCLAIR
Exemplo: As folhas de algodão durante o ciclo vital aumenta o número de
espaços de ar, aumenta a refletividade e diminui a transmissão.
OBSERVAÇÕES
OBS1: No VIS, o comportamento da reflexão é determinado pela
clorofila, cuja absorção encontra-se no intervalo da luz azul (0,4 0,5 mm) e da luz vermelha (0,6 - 0,7 mm); enquanto reflete no
intervalo da luz verde (0,5 - 0,6 mm).
OBS2: A radiação incidente atravessa, quase sem perda, a
cutícula e a epiderme, onde as radiações correspondentes ao
vermelho e ao azul são absorvidas pelos pigmentos do mesófilo,
assim como pelos carotenóides, xantófilas, e antocianidas, que
causam uma reflexão característica baixa nos comprimentos de
onda supracitados.
OBS2: As clorofilas A e B regulam o comportamento espectral da
vegetação e o fazem de maneira mais significativa em comparação
com outros pigmentos. A clorofila absorve a luz verde só em
pequena quantidade, por isso a reflectância é maior no intervalo da
luz verde, o que é responsável pela cor verde das folhas para a
visão humana.
VEJA AS FIGURAS
Refletividade espectral de uma folha verde e a capacidade de absorção
de água e refletividade, absorvidade e transmissividade numa folha
verde para a radiação no VIS e NIR
Curva de reflectância de diferentes culturas
No NIR (0,7 - 1,3 mm), dependendo do tipo de planta, a radiação é
refletida em uma proporção de 30 a 70% dos raios incidentes, ainda que
as superfícies das folhas e os pigmentos sejam transparentes para esses
comprimentos de onda. Todavia, os sistemas pigmentais das plantas
perdem a capacidade de absorver fótons nesse espectro, que é
caracterizado por uma subida acentuada da curva de reflexão. O mínimo
de reflexão neste comprimento de onda é causado pela mudança do
índice de refração nas áreas frontais de ar/célula do mesófilo.
Nos comprimentos de ondas acima de 1,3 mm, o conteúdo de água das
folhas influencia a interação com a radiação. A água dentro da folha
absorve especialmente nas bandas em torno de 1,45 mm e 1,96 mm.
Esta influência aumenta com o conteúdo de água. Uma folha verde
caracteriza-se, nestas bandas, pela reflexão semelhante a de uma
película de água. Por isso, estes comprimentos de onda, prestam-se à
determinação do conteúdo hídrico das folhas. Folhas com conteúdo
hídrico reduzido são caracterizadas por uma maior reflexão. A curva
espectral depende do tipo de planta e, mais ainda, altera-se em função da
estrutura e da organização celular.