Objetivos do Curso Introdução à vida científica Apresentação de conceitos de sensoriamento...

Objetivos do Curso

Introdução à vida científica Apresentação de conceitos de sensoriamento remoto Introdução aos problemas de cada região do espectro Introdução aos métodos, sistemas e produtos de

sensoriamento remoto Promover uma familiarização com a literatura de

sensoriamento remoto Aproximação do trabalho de dissertação

Feitura da Ciência

Por que fazer ciência? Onde fazê-la?

Como fazê-la? Passos:1. O que fazer?2. Como fazer? 3. Fazer4. Sumariação e codificação dos

resultados5. Análise dos dados6. Obtenção de conclusões7. Discussão8. Redação do trabalho9. Divulgação do trabalho

Métodos heurísticos: processos que o pesquisador emprega para realizar descobrimentos

Expressão formal da descoberta ou da pesquisa– Redação

– Revistas científicas

Comunidade científica

Conceito e Histórico de Sensoriamento Remoto

Jensen, J.R. Remote sensing of the environment, cap. 1

Sensoriamento remoto é a ciência de adquirir, processar e interpretar imagens, e dados correlatos, obtidos por aeronaves ou satélites que registram a interação entre a matéria e a radiação eletromagnética.

Conceito de SR

Conceito de Sensoriamento Remoto

Fonte: Jensen, 2000

Histórico do Sensoriamento Remoto

Espectro eletromagnético (1)

c = x f

c = velocidade da luz

= comprimento de onda

f = freqüência

Esp

ectr

o el

etro

mag

néti

co (

2)

Radiação incidente

Radiação incidente e reflectância

Classificação dos Sensores

Quanto à fonte de energia

• passivos

• ativos

Quanto à região espectro em que operam

• região óptica• região de microondas

ou• visível• infravermelho próximo + médio• infravermelho termal• microondas• multibandas (largas × estreitas)

Quanto ao formato do dado produzido• imageadores

• Não-imageadores

Quanto ao processo de formação de imagens (nos imageadores)

• sistema de quadros (frame systems)

• sistema de varredura

Quanto ao sistema de varredura

• mecânica (wiskbroom)

• eletrônica (pushbroom)

Slater

Manual of Remote Sensing

Schott – Remote Sensing Chain

Níveis de Aquisição(1)

Laboratório, campo, aéreo, orbital

Variáveis de cada nível Métodos em cada nível Produtos em cada nível Equipamentos

Níveis de Aquisição(2)

Laboratório Campo Aéreo Orbital

Variáveis ,, cor, umidade, etc.

,, cor, umidade, IAF, rugosidade

Elementos de interpretação, , medidas de simuladores orbitais

, temperatura, grandezas radiométricas, produtos derivados

Equipamentos Espectrorra-diômetro, lâmpadas, placas de referência

Espectrorra-diômetros, termômetros, medidores diversos, GPS

Câmera aérea, radiômetros, simuladores orbitais

Sensores remotos diversos

Produtos Números, gráficos

Números, gráficos, fotografias

Fotos aéreas, perfis, imagens

Imagens, fotos, produtos derivados, perfis verticais, números

Componentes dos Sistemas Sensores

SISTEMA GERAL Sistema óptico Detector Processador de sinais

(função de gerar um output)

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

Óptica de coletaÓptica

de coleta DispersãoDispersão

DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais

Processamento de sinaisDADODADO

FOV (field of view): é o ângulo sólido através do qual o fluxo radiante é captado pelo sensor e depende da configuração óptica do sensor.

IFOV (instantaneous field of view): é a área no terreno definida pela imagem do elemento detector ampliada pela razão entre a altitude do sensor e a distância focal óptica do sistema sensor.

  IFOV = D/f em radianos ou IFOV = (H.D)/f em metros, onde H é a altitude do sensor.  Exemplo do TM D = 9,7.10-5 m; f = 2,28 m; e H = 705 km.

IFOV = 42 rad ou 30 m.42 * 705 ~= 30 m

Não confundir IFOV com PIXEL. Pixel é a amostra dos dados no produto final à qual um valor de radiância é atribuído.

Sistema ÓpticoSistema Óptico

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

Óptica de coletaÓptica

de coleta DispersãoDispersão

DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais

Processamento de sinaisDADODADO

      Prismas     Grades de DifraçãoUsados num arranjo óptico similar a fim de produzir um espectro a partir de uma fonte de radiação qualquer.     

Sistemas de Dispersão(cont.)

Sistema de dispersão – curvas espectrais (cont.)

Função do sistema de dispersão

Cor AzulVerde Vermelho

Conceito multiespectral

Conceito hiperespectral

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

Óptica de coletaÓptica

de coleta DispersãoDispersão

DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais

Processamento de sinaisDADODADO

Detectores (1)

Dispositivos que têm a função de transformar a radiação eletromagnética diretamente num sinal de energia elétrica

Térmicos

Sinal de saída é resultante da alteração da sua temperatura causada pela energia incidente.

Fotoemissivos

Sinal de saída é função do efeito fotoelétrico: fótons incidentes causam deslocamento de elétrons, que são proporcionais à energia incidente.

Detectores(2)

Quânticos

O sinal elétrico ou mudança no detector é causada pela incidência de fótons sobre o detector, os quais interagem diretamente com os níveis de energia dos elétrons no interior do detector produzindo transportadores de carga livre.

CCD: charge-coupled device

CCD

Arranjo de detectores

Detectores(3)

Figuras de Mérito Responsividade: razão entre o sinal

de saída e o fluxo de entrada. Noise equivalent power (potência

equivalente de ruído): nível de ruído produzido na ausência de fluxo incidente.

Outras: eficiência quântica, características de ruído, tempo de resposta, linearidade de resposta, range dinâmico de resposta, resposta espectral, área de resposta do elemento detector, uniformidade de resposta na área do elemento detector.

Tipos de detectores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

Componentes Básicos dos Sistemas Sensores

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

ALVO

emissão

reflexão

background

radiância de trajetória

Óptica de coletaÓptica

de coleta DispersãoDispersão

DetecçãoDetecçãoProcessamento de sinais

Processamento de sinaisDADODADO

Processamento do Sinal EletrônicoProcessamento do Sinal Eletrônico

Pré-amplificadorPré-amplificador

AmplificadorAmplificador

Filtro Passa-baixaFiltro Passa-baixa

Relação Sinal/RuídoRelação Sinal/Ruído

Processamento de Sinais (1)

Processamento de Sinais (2)

Dado

Programa Espacial

Um programa de satélites é composto por quatro segmentos:– segmento espacial

– segmento solo de controle

– segmento solo de aplicações

– segmento lançamento

Nível mais alto: Deliberar sobre assuntos/questões e aprovar propostas que afetam :

• o desempenho da missão do CBERS

• o cronograma do CBERS

• o custo global e divisão de custos do CBERS

• os riscos que podem ser assumidos (tecnológicos, de custo, de cronograma)

• divisão de trabalho entre Brasil e China no desenvolvimento

• divisão de trabalho entre Brasil e China na operação

• local de integração dos satélites 3 e 4

• escolha dos lançadores

• política de distribuição de produtos CBERS para outros países

• continuação do programa, tempo de vida do programa

Arquitetura de uma Missão

Espacial

Programas Espaciais

Estágios de uma Missão Espacial

Requisitos e limitações no projeto de um

satélite

Análise Preliminares da Missão

Satélite: projeto e tamanho

Fases de um Programa Espacial

Quem é Quem num Programa Espacial?

Definição dos Objetivos de uma Missão Espacial

Definição dos Requisitos de Missão

Análise de Custo

Características da Carga Útil

Operação da Missão

Características do Satélite

Tipos de satélites e cargas-úteis

Tipos de Varreduras Ópticas

Métodos de Varreduras Ópticas

matrix

cover

noise

required

advantages

Exemplo de Características de um Sensor

Subsistemas de um Satélite

Programa espacial

FORMATO DOS DOCUMENTOS

Escopo do trabalho: Responsável:  Entrada:  Saída:  Início:  Término:  Atividades incluídas:  Atividades excluídas:

1. JPC2. GERÊNCIA DO PROGRAMA

2.1. Coordenação da Gerência do Programa

2.1.1. Gerência de risco2.1.2. Gerência de comunicação2.1.3. Recursos humanos2.2. Planejamento e acompanhamento

da organização

2.2.1. Gerência de cronograma2.2.2. Configuração/documentação

2.3.1.Gerência de configuração2.3.2. Gerência de

informação/documentação2.4. Gerência de custo

2.5 Gerência de produção

2.6 Logística e contratos

2.6.1. Gerência de contratos

2.6.2. Apoio logístico

3. ENGENHARIA DE SISTEMAS

3.1. Missão

3.2. Espaço

3.3. Controle

3.4. Aplicações

3.5. Lançamento

3.6. Verificação

4. ASSEGURAMENTO DA MISSÃO

4.1. Asseguramento da qualidade

4.2. Dependabilidade

4.3. Segurança

5. SEGMENTO ESPACIAL

5.1. Gerenciamento

5.2. Engenharia de sistemas

5.2.1. Arquitetura elétrica

5.2.2. Arquitetura mecânica

5.2.3. Análise térmica

5.2.4. Comunicações

Programa espacial

5.2.5. Arquitetura informática5.2.6. Análise de missão5.2.7. Cargas úteis5.2.8. Verificação5.3. Asseguramento de produto5.3.1. Gerenciamento do

asseguramento do produto5.3.2. Asseguramento da qualidade5.3.3. Asseguramento da segurança5.3.4. Asseguramento da

dependabilidade5.3.4.1 Confiabilidade

5.3.5. Software de asseguramento do produto

5.3.6. EEE (electrical electronic elements)

5.3.6.1. Especificação e aceitação de EEE

5.3.7. Mteriais, partes mecânicas e processos

5.4. Câmera PanMux5.4.1. Gerência técnica5.4.2. Acompanhamento técnico5.5. Subsistema Câmera MUX5.5.1. Gerência do subsistema

Programa espacial

5.5.2. Engenharia do subsistema5.5.3. Óptica5.5.4. Mecanismo e controle

térmico5.5.5. Unidade de processamento

eletrônico5.5.6. Testes5.5.7. GSE (ground support equipment)

5.6. Câmera IRS5.6.1. Gerência técnica5.6.2. Acompanhamento técnico5.7. Câmera WFI5.7.1. Gerência técnica

5.7.2. Engenharia do subsistema5.7.2. Óptica5.7.4. Testes5.7.5. GSE5.8. Gravador de dados5.8.1. Gerência técnica5.8.2. Engenharia do subsistema5.8.3. Gravador de dados5.8.4. Testes5.8.5. GSE5.9. DCS (sistema de coleta de dados)5.9.1. Gerência técnica5.9.2. Engenharia do subsistema5.9.3. Antena de UHF

Programa espacial

5.9.4. Antena de banda S5.9.5. Transponder5.9.6. Diplexador5.9.7. Transmissor de UHF5.9.8. Testes5.9.9. GSE5.10. SEM (space environment monitor)5.10.1. Gerência técnica5.10.2. Acompanhamento técnico5.11. PI-DT5.11.1. Gerência técnica5.11.2. Acompanhamento técnico5.12. MW-DT5.12.1. Gerência técnica5.12.2. Engenharia do subsistema

5.13. Subsistema estrutura5.13.1. Gerência técnica5.13.2. Engenharia do subsistema5.13.3. Modelo estrutural 15.13.4. Modelo estrutural 25.13.5. Estrutura do CBERS 35.13.6. Estrutura do CBERS 45.13.7. Integração e testes do SM15.13.8. Integração e testes do SM25.14. Subsistema de controle térmico5.14.1. Gerência técnica5.14.2. Engenharia do subsistema5.14.3. Compartimento da bateria5.14.4. Integração e testes do TM5.14.5. Acompanhamento técnico

Programa espacial

5.15. Subsistema de controle de atitude5.15.1 Gerência técnica5.15.2. Engenharia do subsistema5.15.3. AOCC5.15.4. Software embarcado5.15.5. Sensores e atuadores5.15.6. Testes do subsistema5.15.6.1. GSE5.15.7. Acompanhamento técnico5.16. Subsistema de propulsão5.16.1. Gerência técnica5.16.2. Engenharia do subsistema5.16.3. Thrusters5.16.4. Tanques

5.16.5. Válvulas, tranducers5.16.6. Pipelines5.16.7. Propelente5.16.8. Testes5.15.8.1. GSE5.16.9. Acompanhamento técnico5.17. Subsistema de suprimento de

energia5.17.1. Gerência5.17.2. Engenharia do subsistema5.17.3. SAG5.17.4. Shunt5.17.5. BDR5.17.6. AC/DC converters

Programa espacial

5.17.7. Bateria5.17.8. Testes5.17.8.1. GSE5.18. Subsistema On-Board Data-

Handling5.18.1. Gerência do subsistema5.18.2. Engenharia do subsistema5.18.3. CTU5.18.4. Flight software5.18.5. RTU5.18.6. TCU5.18.7. CDU5.18.8. Testes5.18.8.1. GSE5.18.9. Acompanhamento técnico

5.19. Subsistema do sitema de circuitaria

5.19.1. Gerência do subsistema5.19.2. Acompanhamento técnico5.20. Subsistema TT&C5.21. EM AIT (electrical model)5.22. CBERS-3 AIT (PFM)5.23. CBERS-3 AIT (FM)5.24. Modelo rádio-elétrico5.25. EGSE5.26. MGSE6. SEGMENTO DE CONTROLE (SOLO)

6.1. Gerência6.2. Engenharia de sistemas6.3. Segmento de solo brasileiro

Programa espacial

6.3.1. Gerenciamento6.3.2. Engenharia de sistemas6.3.3. Estações de TT&C6.3.4. Centro de controle6.3.4.1. Simulador de satélite6.3.5. Testes do segmento6.4. Segmento de solo chinês6.5. Testes7. SEGMENTO DE APLICAÇÕES (SOLO)

7.1. Gerenciamento7.2. Produção de imagens

7.2.1.1. Management 7.2.1.2. Systems Engineering

7.2.1.3. Mission Operations Center 7.2.1.4. Image Processing Center 7.2.1.5. Image Assesment System 7.2.1.6. Image Receiving Station 7.2.1.7. Data Distribution Center 7.2.1.8. Data Archiving Center 7.2.1.9. DCS Mission Center 7.2.1.10. Segment Tests 7.2.2. Chinese 7.3. Aplicações7.3.1. Brasil7.3.1.1 Aplicação 1 (ex. Florestas)

Programa espacial

7.3.1.2 Aplicação 2 (Ex. Agricultura)

7.3.1.3 Aplicação n

7.3.2 China

8. SEGMENTO DE LANÇAMENTO

8.1. Gerenciamento

8.2. Lançador

8.3. Centro de lançamento

8.4. Campanha de lançamento do CBERS-3

8.5 campanha de lançamento do CBERS-4

9. TESTES GERAIS DO SISTEMA

10. OPERAÇÃO DO SISTEMA

10.1. Controle do satélite

10.1.1. Brasil

10.1.1.1. Treinamento

10.1.2. China

10.2. Produção de imagens

10.2.1. Brasil

10.2.2. China

Programa espacial

Resoluções

Espacial– IFOV, dwell time (tempo de permanência ou tempo de

amostragem) Espectral

– Número de bandas, largura de bandas Temporal

– Tempo de revisita, visada lateral, largura da faixa de imageamento, tipo de órbita (polar, equatorial, geoestacionária)

Radiométrica– Nível de quantização, compressão de dados, sensibilidade

radiométrica

Def

iniç

ão d

e S

enso

res

Conceito Multi

Muli-estágio Multi-datas Multi-banda e multiespectral Multipolarização Multidirecional Multi-realce

Sensores Fotográficos

Tipos de aerolevantamentos

Espectro eletromagnético(3)

Espectro eletromagnético (4)