Aula 3 - Da imagem ao mapa

GEOPROCESSAMENTOe fotointerpretação

Prof. Maigon PontuschkaProf. Paulo de Tarso da Fonseca

Albuquerque2012

Aula 3: Da imagem ao mapa

Resumo

•Introdução•Imagens em 3D e Estereoscopia•Escala•Distância dos Sensores à Superfície

Terrestre•Legendas•SIGs – Sistemas de Informação Geográfica

Da Imagem ao Mapa

•Transformar imagens em mapas significa transformar os dados obtidos a partir das imagens em informações – INTERPRETAÇÃO.

•Os mapas contém informação, enquanto as imagens contém dados que somente serão transformados em informações, segundo uma interpretação.

Exemplo de Mapa elaborado a partir da interpretação de uma imagem obtida por meio de um Sensor

Remoto

Imagem LANDSAT-5

•A imagens de satélite e as fotografias aéreas são retratos da superfície terrestre, enquanto os mapas são representações, em uma superfície plana, do todo ou de uma parte da superfície terrestre, de forma parcial e por meio de símbolos.

•NOS MAPAS A REALIDADE É REPRESENTADA DE FORMA REDUZIDA E SELECIONADA.

•Nas imagens o ambiente é representado em todos os seus aspectos (geologia, água, solo, relevo, vegetação, uso da terra, etc).

•Nos mapas, esses aspectos podem ser representados separadamente (mapa de solos, mapa da vegetação, etc).

• A principal finalidade dos mapas é localizar áreas, objetos e fenômenos, além de facilitar a orientação no espaço e aumentar o conhecimento sobre o mesmo.

• O mapa constitui uma das formas mais antigas de comunicação, e era confeccionado a partir de observações no próprio terreno. Com o advento do sensoriamento remoto e da informática, as representações da Terra passaram a ficar mais detalhadas, precisas e rápidas.

• A Cartografia é a ciência, arte e tecnologia de fazer mapas.

Carta Topográfica da Ilha de Saint Martin (Fahlberg’s, 1790). Mapa Geopolítico, com indicações de montanhas, lagos e lagunas, baías, praias, quartéis, cidades e vilas.

• Em virtude da sistematização e repetição na coleta de dados sobre a superfície terrestre por parte de alguns sensores a bordo de satélites, é possível monitorar e atualizar materiais cartográficos constantemente.

• Na elaboração de um mapa é usado um dos sistemas de projeção cartográfica existentes: Planar (ou azimutal); Cilíndrica; Cônica ou Poliédrica. Esses sistemas permitem uma representação aproximada da superfície terrestre, uma vez que é impossível planificar uma superfície curva sem haver deformações.

Vale lembrar que a Terra não é uma esfera perfeita...

...é um Geóide...

O GEOIDE não é uma superfície geometricamente definida. Contudo, convencionou-se que a forma que mais se aproxima da forma do Geoide é o ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO, que é o sólido gerado pela rotação de uma elipse em torno do eixo dos polos. Portanto, as projeções são realizadas com base nesse sólido.

Projeção Cilíndrica

• Meridianos e paralelos são representados por linhas verticais e horizontais

Projeção Cônica

• Note que os meridianos se irradiam de forma retilínea enquanto os paralelos são linhas curvas

Projeção Planar

• Note que os Paralelos formam círculos concêntricos, enquanto os meridianos são irradiados de um ponto central.

Quanto ao Grau de Deformação das superfícies representadas, as projeções podem ser classificadas em:

•Conformes ou Isogonais – Mantêm os ângulos e formas de pequenas feições;

•Equivalentes ou Isométricas – Preservam as áreas;

•Equidistantes – Preservam a proporção entre as distâncias.

• Antes de interpretar uma imagem, devemos entender os conceitos de Visão Vertical, Visão Oblíqua, Imagens em 3D e Estereoscopia, Escala e Legenda.

• Fotografias aéreas, imagens de satélites e mapas majoritariamente são representações de espaços “vistos de cima”, de longas distâncias.

• Imagens oriundas de aviões e satélites são obtidas em visão vertical (Visada Nadir) e/ou Visão Oblíqua (Visada Lateral, com ângulo de inclinação).

• O primeiro passo para o processo de interpretação de imagens é reconhecer objetos vistos de cima, pois a perspectiva vertical difere da horizontal.

Visão Horizontal

Visão Vertical Visão Oblíqua

Imagens em 3d e Estereoscopia

•Imagens Tridimensionais ou em Três Dimensões permitem a percepção de altura, comprimento e largura, proporcionando sensação de volume e profundidade.

•A visão binocular humana permite enxergar a realidade como é de fato, em 3 dimensões.

•Imagens e Fotografias aéreas de uma mesma área, mas obtidas de diferentes posições permitem uma visão tridimensional através do uso do estereoscópio.

Estereoscópio

• O princípio da estereoscopia é baseado na visão binocular, onde a perspectiva vertical de uma imagem bidimensional é mantida, sendo combinada com outra imagem bidimensional obtida por outra perspectiva formando assim, uma imagem tridimensional.

• Antigamente tal recurso era disponível mediante pares de fotografias aéreas, com superposição lateral de 60%. Atualmente há sensores ópticos com o recurso da estereoscopia como o HRV e o Aster. Tais sensores permitem a obtenção de dados digitais de altitude (MDE – Modelos Digitais de Elevação). A partir dos MDE integrados ao SIG, é possível gerar variáveis com a Declividade, por exemplo.

•Exemplo de MDE – Quanto mais branco, maior a altitude e quanto mais escuro, menor a altitude (Figura a).

• Representação de MDE em relevo sombreado – mediante recursos de SIG, um modelo de sombreamento pode ser simulado, onde são definidos ângulos de inclinação e azimute da fonte de luz. As imagens resultantes são representadas em níveis de cinza: as áreas iluminadas em tonalidades claras, áreas sombreadas ficam escuras e as áreas planas ficam em cinza intermediário (Figuras b e d).

• Há a possibilidade de integração (superposição) de uma imagem bidimensional multiespectral com um MED, o que gera uma imagem em 3D capaz de reunir dados espectrais e topográficos (Figura c).

• Atualmente, dados digitais de altitude (dados topográficos) podem ser obtidos por meio de sensores ativos, como Raios Laser e Radar – Exemplo: Sensores instalados a bordo do Endeavour no programa SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission).

•O projeto TOPODATA, do INPE, utiliza dados topográficos oriundos do SRTM. O banco de dados, assim com do SRTM, é de livre acesso e cobre todo o Brasil. O projeto “O Brasil em Relevo”, da EMBRAPA, também utiliza tais imagens.

•, onde:• l – Comprimento linear gráfico qualquer,

medido sobre o papel (é a medida do desenho);

• L – Comprimento linear Real, medido sobre o terreno (dimensão real do objeto).

• Qual das escalas é maior 1:1.000.000 ou 1:1000? – Quanto maior o denominador, menor será a escala.

Escalas

UNIR, Campus de Presidente Médici (Google Earth, 2008)

Conhecendo a escala de uma imagem, fotografia ou mapa, é possível calcular áreas e distâncias entre pontos. O inverso também é possível.

UNIR, Campus de Presidente Médici – Estação de Piscicultura Carlos Matiaze

A medida que a escala diminui, há um aumento da área de abrangência, porém, há uma diminuição do nível de detalhamento (informação).

•A escala também pode ser representada graficamente:

•Há uma relação entre a escala utilizada e a resolução espacial. Em função de sua resolução espacial, existe uma escala ótima (ideal), capaz de extrair toda a informação possível de uma determinada imagem. Para imagens TM com resolução de 30m, por exemplo, a escala que permite extrair a maior quantidade de informação é aquela próxima de 1:100.000.

•A escolha da escala também dependerá do objetivo do estudo.

Distância dos Sensores à superfície terrestre

•Os dados de sensoriamento remoto podem ser obtidos em diferentes níveis de altitude:

•Orbitais: Sensores a bordo de satélites artificiais;

•Aéreo: Sensores a bordo de aviões e balões;

•De Campo: Coletados em campo.

O nível de altitude influencia no tamanho da área observada, resolução e escala.

• Quanto maior a área observada – maior será a resolução temporal (maior frequência de imageamento).

• Sensores com alta resolução temporal, mas baixa resolução espacial, captam imagens de extensas áreas da superfície terrena, desde faixas com 1.000km, até uma face inteira do planeta.

• Quanto mais próximo da terra, menor será a área coberta pelo sensor, porém, maior será a resolução espacial.

Níveis de obtenção de imagens por Sensoriamento Remoto.

Legenda

•Explica o significado das cores e símbolos de um mapa. É uma explicação. Exprime o resultado de uma interpretação. Contudo, toda imagem pode ser transformada em carta-imagem se corrigida (georreferenciada) e acrescida de informações topográficas.

• Legenda gerada com padrões da própria imagem, mosaico da Região do Vale do Paraíba, São Paulo, cuja elaboração se deu com duas imagens TM-LANDSAT-5.

SIG

•Sistema de Informação Geográfica – É uma ferramenta de análise de dados espaciais, que utiliza técnicas computacionais para o processamento de informações geográficas. Para tal, conta com softwares de SIG capazes de armazenar, processar, integrar, analisar, calcular, visualizar e representar informações georreferenciadas.

•No SIG, cada tipo de informação é armazenado em uma camada, chamada de plano de informação (PI), em uma base de dados comuns. Os dados podem ser armazenados e representados em formato vetorial (pontos, linhas e polígonos) e matricial (grades e imagens) com seus respectivos atributos (tabelas e imagens).

• À medida que informações temáticas são integradas com o uso dos SIG, geram-se novas informações ou mapas derivados dos originais, bem como a análise espacial e a modelagem dos ambientes. Exemplo: Google Earth.

Superposição de dados (imagens) em camadas (layers).

Entre os diversos softwares de SIG, temos o ArcGis, ArcView, TerraView (INPE), Spring, entre outros.

Através da sobreposição de imagens, é possível gerar um mapa síntese

FIM