Aula 02_05_2017_Sensores_Coleta dados_e_Produtos

Fonte de
radiação
SISTEMA
DE
COLETA
Trajetória
INTERAÇÃO
AÇÕES
PRODUTOS
SISTEMA
Produto final
TRATAMENTO
OS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR a REM SÃO
GENERICAMENTE DENOMINADOS RADIÔMETROS
Radio = radiação
Metro = medida
Grandezas Radiométricas para tratar a energia
Energia radiante
Fluxo radiante
Intensidade radiante
Radiância
Energia incidente
Irradiância
Energia refletida
Exitância
De acordo com o objetivo os radiômetros recebem
diferentes denominações
* Radiômetros
* Espectrorradiômetros
* Fotômetros
* Espectrofotômetros
* Sensores
* RADARES
mais usados para os radiômetros
Orbitais e suborbitais
CLASSIFICAÇÃO
Quanto a fonte de Radiação
• Passivos
Grande maioria
• Ativos
Sistemas radares
Quanto ao sistema operacional
• Não-imageadores
• Imageadores
CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES
NÃO-IMAGEADORES
Os dados coletados são expressos em valores numéricos que
podem ser expressos em gráficos ou tabelas
Forma gráfica
Dados tabulados (simulados)
Vegetação
Reflectância da vegetação
TM1 TM2
TM3
TM4
MSS1
MSS2
1
0.055
0.104
0.121
0.369
0.096
0.122
2
0.050
0.095
0.102
0.385
0.088
0.103
3
0.039
0.075
0.082
0.299
0.069
0.083
Parc.
água
Imageadores
CLASSIFICAÇÃO
Os dados radiométricos coletados são expressos em forma de
imagens
Sistema Fotográfico
Não-fotográficos
Imagem
Foto aérea
• Níveis de Coleta de dados
radiométricos
Aeronave
Campo
Orbital
NÍVEL DE CAMPO
A maioria são equipamentos são não-imageadores e são utilizados
na pesquisa básica.
Vantagens:
• Pequena distancia alvo-radiômetros.
• As medidas são controladas
• É possível estabelecer restrições no alvo para estudar as relações
biofísicas e espectrais.
Desvantagem:
São equipamentos para pequenas áreas
* Não-imageadores
Não forma imagem. Muito empregados em Sen. Remoto no solo.
LAI -1000
IAF
Spectron SE - 590
LAI - 2000
APAR
SCD/CBERS/NOAA – ARGOS
ink
l
p
u
ink
l
p
u
ink
l
p
u
dow
nlin
k
dow
nlin
k
dow
nlin
k
INPE
SIMA
t
rn e
e
t
In
Usuários
Internet
SIMA instalado na Baía Guanabara
NÍVEL SUBORBITAL
• SISTEMAS FOTOGRÁFICOS
* O sistema sensor mais antigo que existe
COM EXCEÇÃO DO SISTEMA VISUAL
* A imagem é formada por um fluxo contínuo da
radiação refletida pelo objeto (analógico)
* A energia reage com haletos de prata, o filme
• OUTROS
VIDEOGRAFIAS
SENSORES Não-fotográficos
• FOTOGRAFICOS
Câmera Métrica
â
* COMO É FORMADA A FOTOGRAFIA?
Sistemanegativo
Fotográficos
Filme
Revelação
Elemento de resolução (haletos)
Foto da paisagem
Paisagem
SISTEMA
FOTOGRÁFICO
Área vista pelo sistema
fotográfico
A imagem é formada por quadro
Sistema de quadro
• IMAGEADORES
* TIPO DE FILMES
Pancromáticos (350 a 900 nm)
Sensível ao azul
Preto & Branco
Ortocromáticos (400 a 600 nm)
Infravermelho
Raio X aplicação medicina e pesquisa
Normal
Coloridos
Falsa cor até 900 nm
Colorido Normal
Falsa Cor
• IMAGEADORES
Área da Foto aérea
L
L = 23 cm = 0,23 m = 0,23 x 10-3 km
Para uma escala de 1:20.000 1/20.000
L
Faixa no solo = esc. x L
= 20 x 103 . 0,23 x 10-3 = 4,6 km
Área = 4,6 km x 4,6 km = 21.16 km2
30%
Área útil = 21,16 x 0,4
=
8,5 km2
Imagem Landsat = 185 x 185 km
A = 34.220
km2
34.220 km2
8,5 km2
= 4.027 fotos
Mosaico
Problemas:
• IMAGEADORES
Escala diferente (restituição)
Número excessivo de fotos (vários fotointérpretes)
• NÍVEL ORBITAL
Sensores
Satélites
Imagens
Satélites
Órbita
O caminho percorrido pelo satélite em torno da Terra
* Órbita
Caminho percorrido pelo satélite em torno da
Terra ou de outro astro celeste.
Órb. baixa
Polar
Equatorial
- ascendente
- descendente
Geoestacionária
Cinturão de clarke
Arthus C. Clarke
Orbital
SENSORES
Sensores são dispositivos capazes de detectar
e registrar a radiação eletromagnética, em determinada
faixas do espectro eletromagnético e gerar informações
que possam ser transformada num produto passível de
interpretação.
• Importância
Sensores faixa ampla
• Visão sinóptica
Largura da faixa imageada
AVHRR, WFI, MODIS
Sensores faixa média
60 a 180 km
TM, CCD,HRV, etc
Sensores de faixa estreita
Ikonos 11 km
QuickBird 16,5 km
• Tipo de varredura
Transversal
Frontal
Transversal
Eletro-óptico-mecânico
D1
D2
M = motor
E1 = espelhos
E2 = espelho côncavo
E3 = espelho filtro
Ondas curtas
Ondas longas
D1 e D2 = detetores
CN1 e CN2 = corpos negros
Ex. ETM+
TM
MSS, AVHRR / NOAA
Imageadores
FRONTAL - VARREDURA AO LONGO DA LINHA
detetores
silício
6000 detetores cada unidade
Push-broom
IFOV 1
IFOV n
Largura da faixa
EX.: HRV DO SPOT
CCD DO CBERS
WFI do CBERS
• São sensores que operam na faixa espectral de 400 a 1100 nm
* Os quatro domínios de resolução
- Resolução espectral
- Resolução espacial ou geométrica
- Resolução Radiométrica
- Resolução Temporal
RAZÕES DE ENTENDER ISSO
SENSORES Imageadores
* Resolução Espectral
Refere-se a largura de faixa que opera o sensor ou
um detetor de um sistema sensor.
Quanto mais estreita for a banda espectral maior será
a resolução espectral do sensor
Faixa espectral
intervalo
TM1
450 – 520
70
TM2
520 – 600
80
TM3
630 – 690
60
TM4
760 – 900
140
TM5
1.550 – 1.750
200
TM6
10.400– 12.500
2.100
TM7
2.080 – 2.350
270
A
B
Imageadores
Multiespectral
Permite obter dados dos alvos
em diferentes regiões do
REFLECTÂNCIA (%)
Espectro eletromagnético
60
Vegetação
Solo
40
20
Água
400
600
800
1600
2500
Carater multiespectral
TM – LANDSAT-5
solo
vegetação
vegetação
Vegetação
TM4
TM5
água
TM3
600
700
1400
1650
nm
Conceito de imagem Hiperespectral
• RESOLUÇÃO GEOMÉTRICA OU ESPACIAL
Refere-se a menor área imageada por um dado sensor.
No sensor: refere-se ao IFOV (campo de visada instantâneo)
Na imagem: refere-se ao PIXEL
Por quê ?
É muito importante no momento de indicar o tipo de
Imagem e de qual sensor, em função dos talhões de cultivo.
Resolução Espacial
Resolução Espacial ou geométrica
Refere-se a área mínima no terreno “vista” pelo sistema
sensor dentro do campo de visada instantânea (IFOV)
Reflectância média
dentro do IFOV
Energia refletida
30 m diâmetro
30 m
IFOV
PIXEL
30 m
* RESOLUÇÃO ESPACIAL
Imageadores
30 m
- Exemplo hipotético
30 m
IFOV
Valores da
radiância
Pixel na
imagem
Radiância média
Zoom – mostrando o pixel
Imagem colorida
reflorestamento
Áreas agrícolas
ampliação
Imagem banda ETM+ 3
• Visualização real
Imageadores
FOTO AÉREA
10 x 10 metros
30 x 30 metros
Landsat – 30 m
Campos do Jordão
IKONOS – 4m
Imagem IKONOS
Área rural próximo a Campina, SP
Área rural próximo a Campina, SP
Sensores passivos
Baixa resolução
Espacial
Média resolução
Espacial
• AVHRR - NOAA
• MODIS - Terra e Água
• TM – LANDSAT
IKONOS
• CCD – CBERS
QuickBird
• WFI - CBERS
• HRV - SPOT
Alta resolução
Espacial
• VEGETATION – SPOT
250 m a 1000 m
80 m a 2,5 m
4m a 76 cm
Imageadores
* Resolução Radiométrica
Refere-se a capacidade que um dado sensor tem para discriminar,
numa área imageada, alvos que apresentam pequenas diferenças na
Intensidade de radiação refletida e/ou emitida, para certas regiões do
espectro eletromagnético.
Sensibilidade radiométrica
Sensores orbitais
Discretização dos dados
Como vai escrever essa informação
Imageadores
* Exemplos:
Radiação refletida
Taxa de amostragem
9,598 µs
Gravado bits
ex. MSS 6 bits
Nível de Cinza
2 n = 26
Sinal elétrico
=
64 NC
Sensor TM 8 bits
256 NC
AVHRR (NOAA) 10 bits
1.020 NC
Ikonos 11 bits 2040 NC
Imageadores
4 bits (16 NC)
8 bits (256 NC)
Imageadores
1 bit
2 bits
4bits
8 bits
* RESOLUÇÃO TEMPORAL
Imageadores
Está relacionado com o tempo gasto para o
sensor voltar a imagear uma determinada área.
- É função de características orbitais,
da plataforma e do IFOV.
Ex: SPOT 26 dias
LNDSAT- 7 14 dias
NOAA 9 dias
Goes 30 min.
COMPARAÇÃO ENTRE DATAS
16/08/2001_ 453
16/04/2002_ 453
COMPARAÇÃO ENTRE DATAS
16/08/2001_ 453
16/04/2002_ 453
Período-1
Ibaté
Ribeirão Bonito
São Carlos
Brotas
Landsat7 ETM+ 543 17/08/2002
Período-2
Ibaté
Ribeirão Bonito
São Carlos
Brotas
Landsat7 ETM+ 543 25/02/2003
Período-3
Ibaté
Ribeirão Bonito
São Carlos
Brotas
Landsat7 ETM+ 543 30/04/2003
Período-4
Ibaté
São Carlos
Ribeirão Bonito
Brotas
Landsat7 TM 543 15/10/2003
Imageadores
* Sensores ATIVOS
Radar (RAdio Detection And Ranging)
Operam nas faixas espectrais de rádio e microondas
Posição 1
Posição 2
Sinal enviado
(fluxo de energia)
Tempo de retorno
Sinal recebido
Intensidade do
sinal
superfície
BANDA Comprimento de
onda (cm)
Frequência
MHZ
Utilização mais comum
Ka
0,75 – 1,10
40000 – 26500
Comunicações
K
1,10 – 1,67
26500 – 18000
Comunicações
Ku
1,67 – 2,40
18000 – 12500
Comunicações e RADARES de
espaço aéreo
X
2,40 – 3,75
12500 – 8000
RADARES de espaço aéreo e
Sensoriamento remoto
C
3,75 – 7,50
8000 – 4000
Sensoriamento remoto
S
7,50 – 15
4000 – 2000
Transponder de satélites de
comunicações
L
15 – 30
2000 – 1000
Sensoriamento remoto; VLBI*;
GPS**
P
30 – 100
1000 – 300
Sensoriamento remoto
SENSORES ATIVOS
* RADARSAT
(PROGRAMA CANADENCE)
* PROGRAMA ERS
(PROGRAMA DA COMUNIDADE EUROPÉIA)
* RADARSAT
• Desenvolvido: Canadian Space Agency
• Opera na banda C em 5,3 GHz
• Resolução espacial : de 9 a 100 m
Faixa imageada: de 50 a 500 km
• Principais aplicações:
Impacto das atividades humanas sobre o meio ambiente
Monitoramento de fenômenos naturais
Jazida de ferro
Serra dos Carajás
PROGRAMA ERS
PROGRAMA ERS
* Desenvolvimento: ESA ( Agência Espacial Européia)
- Número de satélites: dois ERS-1 e 2
Data de lançamento:
ERS-1 :
17 de julho de 1991
ERS-2: ano de 1994
Objetivos:
- Aumentar os conhecimentos das zonas costeiras e dos
processos globais dos oceanos.
- Estabelecer, desenvolver e explorar as aplicações de S.R. nas
áreas costeiras, oceanos e gelo.
*Sensores a bordo
- Sensores de microondas (banda C 5,3 GHz)
- Um altimetro Radar ( banda Ku – 13,7 GHz)
Medir altura das ondas
Velocidade dos ventos na superfície oceânica
Parâmetros relativos ao gelo
- Radiômetro do tipo ATSR
Temperatura de superfície do mar
Temperatura do topo das nuvens
Cobertura de nuvem.
- Sensor de microondas para aplicações em geodésia
Topografia do solo
Altimetria da Terra
Topografia dos oceanos
+ 85 m a –105 m
colunas
1. Conceito de imagem
Y
pixel
n
Matriz
Colunas
Linhas
*linhas: largura de faixa
linhas
2
1
1 2
m X
Z Intensidade de cinza
* Coluna : direção do vôo
exemplo
Z
Pixel
coluna linha
Variação na intensidade
da energia refletida
identificação (X, Y e Z)
Formação da imagem
Faixa 2
Faixa 1
Faixa 1
Faixa 2
Largura de faixa
Área: 35.000 km2
185 km
• Possuem uma ampla área imageada
Imagem do TM do Landsat -5
185 km
Y
X
30 m
30m
Z (intensidade de reflectância)
pixel
30 m Z Pixel
30 m
• IMAGEM EM PAPEL
APRESENTAÇÃO
• DIGITAL
• Imagem em papel
Vantagens:
- Não necessita de aplicativos
- Pode ser usada por pessoas sem conhecimento de geoprocessamento
- Pode ser manuseada em qualquer local
Desvantagens:
- Escala fixa
- É formada por três bandas somente
- Necessita espaço físico grande para armazenamento
- Sofre deformações de manuseio
• Imagem
digital
Vantagens:
- Fácil armazenamento
- Permite trabalhar em diferentes escalas
- São fornecidas as imagens de todas as bandas
Desvantagens:
- Exige investimento em equipamentos computacionais
- Exige conhecimento de geoprocessamento
- Permite gerar imagem de diferentes combinações de bandas