mapeamento-apostila-3

Multidisciplinar
Mapeamento do uso do solo
para manejo de propriedades rurais
Allan Arnesen
Frederico T. Genofre
Marcelo Pedroso Curtarelli
C A P Í T U L O
3
Aquisição de imagens e processamento de
dados
Neste capitulo serão apresentados em detalhes de alguns dos principais sensores e missões espaciais dedicadas à observação da Terra (como por exemplo, a
missão Landsat) responsáveis por fornecer grande quantidade de dados sobre a
superfície terrestre.
4.1. Principais missões e sensores de observação da
terra
A seguir serão apresentadas informações sobre a missão Landsat e o sensor MODIS, que são de grande importância para a observação da Terra e são apontadas
por muitos especialistas da área como os principais sistemas de sensoriamento
remoto que já existiram. Além das informações apresentadas nesta apostila, o
aluno pode encontrar maiores detalhes nos seguintes sites da internet:
Mapeamento do uso do solo
para manejo de propriedades rurais
»» http://landsat.usgs.gov/index.php;
»» http://modis.gsfc.nasa.gov/.
4.1.1. Missão Landsat
O primeiro satélite da série Landsat foi lançado no início dos anos 70. Atualmente,
no ano 2014, está operando o oitavo satélite da série (Landsat-8). Esta série de
satélites é a principal no campo do sensoriamento remoto, não só por ser a de
período de vida mais longo de fornecimento contínuo de dados, mas também
pela notável facilidade de acesso e qualidade dos dados gerados. A Tabela 2
apresenta as principais características dos satélites da série Landsat.
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5/3/1978
31/3/1983
16/7/1982
08/1993
1/3/1984 - 2013
5/10/1993
5/10/1993*
15/4/1999 - 2003
Landsat 3
Landsat 4
Landsat 5
Landsat 6
Landsat 7
37
80
80
80
80
80
80
30, 120
80
30, 120
2
RBS
MSS
RBS
MSS
MSS
TM3
MSS
TM
15, 30 e 60
15 e 30
60
ETM+5
OLI6
TIRS7
ETM4
15, 30 e 60
80
RBS1
MSS
Resolução
espacial
(m)
Sensores
705
705
705
705
705
917
917
917
Altitude da
plataforma
(km)
16
16
16
16
16
18
18
18
Resolução
temporal
(dias)
1 RBV = ReturnBeanVidicon, 2 MSS = Multispectral Scanner System, 3 TM = Thematic Mapper, 4 OLI = Operatinal Land
Imager, 5 TIRS = ThermalInfrared Scanner, * Satélite explodiu no momento do lançamento, antes de entrar em órbita.
2013 - Atual
22/1/1975
25/2/1982
Landsat 2
Landsat 8
23/7/1972
1/6/1978
Período de
operação
Landsat 1
Plataforma
Capítulo 3
Aquisição de imagens e processamento de dados
Tabela 2. Satélites do programa Landsat
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para manejo de propriedades rurais
Todos os satélites da missão Landsat possuem ou possuíram órbita do tipo polar
circular e sol síncrona, sendo que o horário de passagem pelo Equador terrestre
varia entre 9:45 a.m. e 10 a.m.
Dentre os sensores que operaram e operam a bordo dos satélites da missão
Landsat podem ser citados com destaque os sensores TM e ETM+. O sensor TM
operou a bordo de dois satélites da missão, o Landsat 4 e o Landsat 5, fornecendo
imagens initerruptamente por cerca de 30 anos. Tal fato faz deste sensor um dos
mais importantes na história do sensoriamento remoto, sendo responsáveis por
um dos maiores acervos de imagens da Terra.A Tabela 3 apresenta as principais
características dos sensores TM.
Tabela 3. Principais características do sensor TM
Período de operação
Julho/1982– 1993(Landsat 4)
Março/1985 – 2013 (Landsat 5)
Resolução espacial
30 m (bandasvisível) 120 m (bandatermal)
Resolução temporal
16 dias
Número de bandas
7 bandas (6 visível; 1 termal)
Resolução radiométrica
8 bits
Largura da cena imageada
185 km
Vida útil
3anos
O sensor ETM+ operou a bordo do satélite Landsat-7, funcionando corretamente
por cerca de 4 anos (entre 1999 e 2003). O sensor ETM+ apresentou os seguintes
avanços em relação ao sensor TM:
»» Inserção da banda pancromática com 15 m de resolução espacial;
»» Aprimoramento no sistema de calibração radiométrica, garantindo
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Capítulo 3
Aquisição de imagens e processamento de dados
uma precisão radiométrica absoluta de ±5%;
»» Melhorias na geometria de imageamento, resultando em uma
maior precisão em imagens corrigidas apenas a partir de dados de
efemérides de satélite geradas pelo sistema de posicionamentoa
bordo;
»» Melhorias na resolução espacial da banda localizada no infravermelho termal (60 m).
A Tabela 4 apresenta as principais características dos sensores ETM+.
Tabela 4. Principais características do sensor ETM+
Período de operação
Julho 1999 - 2003
Resolução espacial
15 m (banda pancromática); 30 m
(bandasmultiespectrais); 60 m (bandatermal)
Resolução temporal
16 dias
Número de bandas
8 bandas (1 pan; 6 visível; 1 termal)
Resolução radiométrica
8 bits
Largura da cena imageada
185 km
Vida útil
5
O mais recente satélite da série é o Landsat-8, lançado em 2013, e o principal
sensor a bordo é o OLI. Este sensor é uma continuação do sensor ETM+ anteriormente a bordo dos Landsats-7. A seguir são apresentadas algumas melhorias do
sensor OLI em relação ao sensor ETM+:
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»» Aumento no número de bandas espectrais – 9 bandas contra 7 do
ETM+;
»» Estreitamento de algumas bandas espectrais;
»» Melhorias na resolução radiométrica do sensor – 12 bits contra 8
bits do ETM+
As principais características do OLI são resumidas nas Tabelas 5 e 6. A Figura 11
apresenta uma comparação entre o posicionamento e largura de bandas dos
sensores ETM+ e OLI.
Tabela 5. Principais características do sensor OLI
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Período de operação
Fevereiro 2013 - Atual
Resolução espacial
15 m (pancromática) e 30 m (multiespectrais)
Resolução temporal
16 dias
Número de bandas
9 bandas
Resolução radiométrica
12 bits
Largura da cena imageada
170 km – 185 km
Vida útil
5 anos
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Capítulo 3
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Tabela 6. Características das bandas espectrais do sensor OLI
# Banda
Largura de banda
1
0.43 - 0.45
2
0.450 - 0.51
3
0.53 - 0.59
4
0.64 - 0.67
5
0.85 - 0.88
6
1.57 - 1.65
7
2.11 - 2.29
8
0.50 - 0.68
9
1.36 - 1.38
Figura 11. Comparação entre o posicionamento e largura das bandas dos sensores
ETM+ e OLI.
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4.1.2. O sensor MODIS
O sensor MODIS (Moderate Resolution Spectroradiometer, SOLOMONSON et al.,
1989) é um instrumento chave para estudos ambientais, desenvolvido no contexto do programa EOS (Earth Observing System) da NASA (National Aeronautics
and Space Administration). As diversas aplicações dos dados coletados pelo sensor MODIS proporcionaram melhorias no monitoramento de ambientes terrestres,
aquáticos e da atmosfera, subsidiando diversas pesquisas, com fornecimento
contínuo de dados e produtos padronizados (JUSTICE et al., 1998).
A bordo das plataformas EOS-Terra e EOS-Aqua, o MODIS possuí alta sensibilidade
radiométrica (12 bits) em 36 bandas espectrais que variam em comprimento
de onda de 400 nm a 14400 nm (JUSTICE et al., 2002). A Tabela 7 apresenta as
principais características do sensor MODIS.
Tabela 7. Resumo das características do sensor MODIS
Órbita
Sol síncrona, quase polar e circular
Taxa de escaneamento
20,3 rpm
Faixa imageada
2330 km (cross track) e 10 km (along
track)
Dimensões do sensor
1,0 x 1,6 x 1,0 m
Peso
228,7 kg
Taxa de transmissão de dados
10,6 Mbps (pico) e 6,1 Mbps (em
média)
Resolução radiométrica
12 bits
Resolução espectral
36 bandas espectrais
Resolução temporal
1-2 dias
Resolução espacial
250 m (bandas 1-2)
500 m (bandas 3-7)
1000 m (bandas 8-36)
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4.2. Principais bancos de imagens disponíveis
gratuitamente
Dentre os bancos de imagens que disponibilizam dados gratuitamente podemos
citar com destaque o banco de imagens do INPE (Figura 12) <http://www.dgi.
inpe.br/CDSR/>
Figura 12. Banco de imagens do INPF.
O Global Visualization Viewer(GLOVIS) do Serviço Geológico Americano (USGS)
<http://glovis.usgs.gov/> (Figura 13).
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Figura 13. GLOVIS USGS.
E o portal Reverb da Agência Espacial Americana (NASA) <http://reverb.echo.
nasa.gov/> (Figura 14).
Figura 14. Portal Reverb NASA.
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IEPEC
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As consultas podem ser realizadas utilizando diferentes filtros, como datas, área
geográfica, sensor, cobertura de nuvens entre outros. Em todos os bancos de
imagens é necessária a realização de um prévio cadastro para consulta e baixar
os dados solicitados.
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IEPEC
O Instituto de Estudos Pecuários é um portal que busca
difundir o agroconhecimento, realizando cursos e palestras
tanto presenciais quanto online. Mas este não é nosso único
foco. Com o objetivo principal de levar conhecimento à
comunidade do agronegócio, disponibilizamos conteúdos
gratuitos, como notícias, artigos, entrevistas entre outras
informações e ferramentas para o setor.
Através dos cursos on-line, o IEPEC oferece a oportunidade
de atualização constante aos participantes, fazendo com
que atualizem e adquiram novos conhecimentos sem
ter que gastar com deslocamento ou interromper suas
atividades profissionais.
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