SENSORIAMENTO REMOTO

Definição e Histórico

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

UNICAMP

Introdução ao Sensoriamento Remoto – GN-207

Instituto de GeociênciasUniversidade Estadual de Campinas

O que é o Sensoriamento Remoto?

O sensoriamento remoto é um ramo da ciência que aborda a obtençãode informações sobre um determinado alvo ou fenômeno através de um dispositivo qualquer (colocado em aviões ou satélites) que não esteja em contato direto com tal alvo ou fenômeno sob investigação.

Utiliza-se de técnicas que procuram imitar e expandir a percepção sensorial humana à distância (e.g. ´leitura´).

Mais especificamente, é a ciência que tem por objetivo a caracterização das propriedades físico-químicas-geométricas e a obtenção de informações sobre objetos ou fenômenos na superfície da Terra, através da detecção, registro, análise e interpretação da energia eletromagnética por eles refletida, emitida ou espalhada, sem que haja contato direto com esses objetos ou fenômenos.

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

Sensoriamento Remoto - Primeiras Fotografias Aéreas

1860 -Boston vista de um balão

1903 - Câmera colocadaem pombos

1903 - Foto aérea tirada porpombos (Dresden, Alemanha)

1906 - Foto de São Francisco (EUA) tirada através de câmera colocada em uma pipa (dia do Grande Terremoto)

1859 - Paris fotografada a partir de um balão

Landsat-5 TM : 30 metros : 1984 IKONOS-2 : 1 metro : 2000

QuickBird : 0.61m : 2002

SPOT-5 : 5 metros: 2002

Foto Aérea 1:8.000 - Abril/02QuickBird (61cm) - Junho/02

SPOT-1 : 10 metros : 1986

Campus da UNICAMP visto por diferentes sensores remotos sob diferentes resoluções espaciais

WorldView-3 – 30 cm de resolução espacial (tamanho do pixel)

WorldView-3 – 30 cm de resolução espacial (tamanho do pixel)

WorldView-3 – 30 cm de resolução espacial (tamanho do pixel)

INTRODUÇÃO

Os sensores de energia eletromagnética, que operam a bordo de plataformas orbitais e aerotransportadas, são dispositivos que nos auxiliam no mapeamento, quantificação e monitoramento dos recursos da Terra.

Estes sensores adquirem dados oriundos da emissão e reflexão de REMa partir de atributos na superfície e sub-superfície terrestre.

PROCESSOS E ELEMENTOS ENVOLVIDOS EM SR:fonte de energiapropagação da energia através atmosfera

retransmissão da energia pela atmosferainteração da energia com a superfície terrestre AQUISIÇÃO

DE DADOSsensores orbitais e/ou aerotransportadosgeração de dados digitais e/ou ´analógicos´

produto final ►para tomada de decisões

exame e interpretação dos dados digitais-´analógicos´compilação das informações (mapas, etc) - SIG

ANÁLISEDE DADOS

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

SENSORIAMENTO REMOTO ELETROMAGNÉTICO DE RECURSOS TERRESTRES

(i) Fontes de Energia

(iii) Interação com Feições da Superfície

Terrestre

(ii) Propagação através

da Atmosfera

(iv) Retransmissãoatravés da atmosfera

(v) Sistemas Sensores

USUÁRIOS

(vi) Dados (viii) ProdutosFinais

(v) Dados deReferência

(vii) Interpretação e Análise

Analógico

Digital

Visual

Digital

AQUISIÇÃO DE DADOS ANÁLISE DE DADOS

Os sensores de energia eletromagnética, que operam a bordo de plataformas orbitais e aerotransportadas, são dispositivos que nos auxiliam no mapeamento, quantificação e monitoramento dos recursos da Terra.

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

Excelente síntese em: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/RemoteSensing/

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - ORIGEM

S.R. => se utiliza de fenômenos eletromagnéticos; informações ‘transportadas’ por REM.

3 maneiras ppais de

transferência de En

conduçãoconvecção

*RADIAÇÃO*processo de transferência de En independe

da existência ou não de um meio de propagação

efetuada através de ondas eletromagnéticas com diversas características físicas

(intensidade, frequência, polarização, etc)

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - ORIGEM

Partícula Eletrizada ESTACIONÁRIA

-

Campos Elétricos

linhas de força

linhas equipotenciais

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

UNIVERSO composto de partículas carregadas

eletricamente

+ +

+ -

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - ORIGEM

Partícula Eletrizada em Movimento UNIFORME

Campos Elétricos

Campos Magnéticos

Partícula Eletrizada em Movimento não uniforme

(= ACELERADO)

EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

fio de cobre

linhas de força docampo mag.

CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS VARIÁVEIS

E

M

Partícula Eletrizada ESTACIONÁRIA

-

Campos Elétricos

linhas de força

linhas equipotenciais

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

James Clerk Maxwell (1831-1879)

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - CARACTERÍSTICAS

partículas eletrizadas do Universo por meio de campos

interação > carga elétrica =>> intensidade (“força”)

do campo

Parte do campo devida à CARGA da partícula

Componente ELÉTRICA do Campo

Componente MAGNÉTICA

do Campo

só existirá se a partícula estiver em

movimento

REM - ponto de vista da TEORIA ONDULATÓRIA

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

Campo Elétrico

Campo Magnético

l = Comprimento de Onda(distância mínima, para uma das componentes, entre duas posições de MESMA INTENSIDADE)

Velocidade da Luz (vácuo)(3x 108 ms-1)

c

E

M

f = Frequência(número de ciclos (ondas) por segundo

que passam por um determinado ponto da trajetória da REM)

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - CARACTERÍSTICAS

Componentes da REM (TEORIA ONDULATÓRIA): onda elétrica senoidal (E) onda magnética senoidal (M) - ortogonal a (E) (E) & (M) perpendiculares à direção de propagação intensidade de (E) e (M) variam regularmente ao longo da direção de prop. (E) e (M) : posição FIXA ou REGULARMENTE VARIÄVEL => onda POLARIZADA (sempre definida com base na posição do campo (E) => (hor., vert., etc))

Distância(direção de prop.)

c = f . l

l = c / f

A REM produzida quando uma partícula é acelerada é constituída de uma componente elétrica (E) e outra magnética (M)

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM) - CARACTERÍSTICAS

A REM também é descrita por uma teoria RIVAL => A TEORIA CORPUSCULAR => A energia é transferida em unidades discretas (cadeias de partículas) denominadas QUANTA ou FÓTONS (Max Planck – 1858-1949).

• FÓTON : correspondente a uma radiação com frequência f (partículas/seg), tem uma energia dada por:

E = h . f onde, h = cte. de Planck = 6.624 10-34 Joules . s (ou 4,141 . 10-5 eV.s)

• Comparando-se as equações básicas da teoria ondulatória e corpuscular, temos:

E = h . c e l = h . cl E

• PORTANTO: • a En. de uma REM é diretamente proporcional à frequencia (Eq.a)• a En. de uma REM é inversamente proporcional ao comprimento de onda (l)• assim, quanto >> o l, representação contínua da REM em termos de comprimento de onda e frequência (e energia).

Por razões históricas e tecnológicas: o EEM é subdividido em diversas regiões.Regiões: apresentam características similares em termos de processos físicos geradores de energia ou mecanismos físicos de detecção de energia.

Por razões históricas e tecnológicas: o EEM é subdividido em diversas regiões.Regiões: apresentam características similares em termos de processos físicos geradores de energia ou mecanismos físicos de detecção de energia.

Ondas eletromagnéticas

Ondas eletromagnéticas l, f, En, polarizaçãol, f, En, polarização

caracterizadas porcaracterizadas por independente destas características

TODAS SÃO IDÊNTICAS

As unidades de medida mais usadas (mas não únicas) : micron (mm) (1mm = 10-6 m) e o nanômetro (1000nm = 1mm). Faixa microondas e rádio=> frequência (GHz). As unidades de medida mais usadas (mas não únicas) : micron (mm) (1mm = 10-6 m) e o nanômetro (1000nm = 1mm). Faixa microondas e rádio=> frequência (GHz).

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza FilhoDGRN - IG - UNICAMP

O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO (EEM)

TV / Rádio

Microondas

InfravermelhoTermal (>3mm;

Energia EletromagnéticaEspectro EletromagnéticoEnergia EletromagnéticaEspectro Eletromagnético

E = hc/l>> comprimento de onda de uma partÍcula,

Exercícios extra-classe:

Pratica 1 – Moodle (para entrega)

CURIOSIDADE: a radiação visível e a radiação X são similares na medida em que são compostas por fótons que viajam na forma de ondas, mas diferem quanto a sua frequência, comprimento de onda e energia associada. Perguntas para reflexão: 1. Porque a radiação X é capaz de destruir ou alterar

moleculas de DNA nas células dos seres vivos? 2. Nosso sistema visual opera na região do visível do EEM.

Não somos capazes de enxergar “através” das pessoas. Explique como isso é possível considerando-se a radiação X? (por exemplo: chapa de Raio-X ou radiografia)