Radiometriae Princípios de Sensoriamento Remoto ... - .1 Radiometriae Princípios de Sensoriamento

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    Radiometria e Princpios de Sensoriamento

    Remoto Hiperespectral

    - Porto Alegre, Outubro de 2006 -

    Lnio Soares GalvoInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)

    Diviso de Sensoriamento Remoto (DSR)So Jos dos Campos (SP)E-Mail: lenio@dsr.inpe.br

    Lnio Soares Galvo

    Radiometria e Princpios de Sensoriamento

    Remoto Hiperespectral

    Principais Tpicos

    Sensoriamento Remoto e Conceitos Radiomtricos;

    Imagens e Espectros;

    Sensoriamento Remoto Hiperespectral;

    Propriedades Espectrais da Vegetao;

    Propriedades Espectrais dos Solos;

    Propriedades Espectrais de Minerais e Rochas;

    Propriedades Espectrais da gua;

    Tcnicas de Anlise Espectral.

    Lnio Soares Galvo

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    Sensoriamento Remoto e Conceitos Radiomtricos

    Lnio Soares Galvo

    O que Sensoriamento Remoto?

    uma ferramenta ou atividade cientfica que usa sensores distantes de um objeto (ou rea) para medir a quantidade de radiao eletromagntica refletida ou emitida pelo mesmo e possibilitar a extrao de informao.

    Lnio Soares Galvo

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    Espectro Eletromagntica: O Fton e Quantidades Radiomtricas

    Dualidade Onda-Partcula;

    A relao entre o comprimento de onda () e a freqncia (v) da radiaoeletromagntica dada por: (1) c = /v; (2) v = c/ ou (3) = c/v onde c a velocidade da luz;

    Lnio Soares Galvo

    Embora muitas caractersticas da radiao eletromagntica possam ser mais facilmente descritas pela teoria ondulatria, a teoria corpuscular explica melhor como a radiao interage com a matria;

    Segundo esta teoria, a radiao eletromagntica composta de unidades discretas chamadas ftons. A energia de um fton (Q, Joules) dada por: Q = hv onde h = constante de Planck (6.626 x 10-34 Js) e v = freqncia;

    A relao entre ambos os modelos (ondas e partculas) dada por: Q = hc/

    Lnio Soares Galvo

  • 4

    Em sensoriamento remoto, comum caracterizar ondas eletromagnticas pela sua posio em comprimento de onda no espectro eletromagntico;

    Lnio Soares Galvo

    O Que Medimos ?

    Lnio Soares Galvo

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    (1) Energia Radiante (Q): Q = hv = hc/ (Joules);

    (2) Fluxo Radiante (): fluxo de energia radiante (Q) por unidade de tempo (Joules/s = Watt);

    (3) Densidade do Fluxo Radiante (M ou E): o fluxo radiante () por unidade de rea (/m2 = Wm-2), podendo ser de dois tipos. Na exitncia (M), o fluxo radiante deixa a superfcie. Na irradincia (E), o fluxo radiante atinge a superfcie.

    Fonte: Roberts (2005)

    Lnio Soares Galvo

    A irradincia varia com a distncia entre a superfcie e o observador;

    (a) Irradincia de uma lmpada de 100W com 10m de raio: E = 100W/4(10m)2 = 100W/1256,6m2 = 0,0756W m-2

    (b) Irradincia de uma lmpada de 100W com 1m de raio: E = 100W/4(1m)2 = 100W/12,566m2 = 7,56W m-2

    Como a distncia Sol-Terra varia sazonalmente, a irradinciatambm varia ao longo do ano;

    Lnio Soares Galvo

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    (4) Intensidade Radiante (I): o fluxo radiante por unidade de ngulo slido (/; Wsr-1). No varia com a distncia.

    Fonte: Roberts (2005)

    Lnio Soares Galvo

    (5) Radincia (L): a medida radiomtrica mais precisa em sensoriamento remoto. o fluxo radiante por unidade de ngulo slido e rea (Wm-2sr-1). No depende da distncia ou do campo de visada.

    Fonte: Lillesand e Kiefer (1997)

    Lnio Soares Galvo

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    Fonte: Roberts (2005)

    GIFOV = H . IFOV

    H a altura do sensor.

    Sensor Imageador ideal:

    (1) alta resoluo espectral;(2) alta resoluo espacial;(3) alta resoluo temporal;(4) alta resoluo radiomtrica.

    Como fazer? Viabilidade?

    FOV = Field of View;IFOV = Instantaneous Field of View;GIFOV =Ground Instantaneous Field of View.

    Lnio Soares Galvo

    Fonte: Roberts (2005)

    Lnio Soares Galvo

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    Radiometria

    Radiometria a medida da radiao ptica. A partir das medidas de irradincia e radincia, pode-se obter a reflectncia ().

    Em laboratrio/campo, costuma-se usar um padro de referncia de reflectnciaconhecida.

    Em imagens, preciso remover a influncia dos efeitos atmosfricos para converter dados de radincia em reflectncia de superfcie.

    = Lsup/E

    Lnio Soares Galvo

    Amostrando o Espectro Eletromagntico

    Sensoriamento remoto tambm pode ser considerado um processo de amostragem do espectro eletromagntico;

    Lnio Soares Galvo

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    A amostragem pode ser feita por sensores com quantidade diferente de bandas com posicionamentos e largura distintos.

    Wavelength (nm)

    400 800 1200 1600 2000 2400

    SPOT 3/HRV (3 channels)

    Landsat 5/MSS (4 channels)

    Landsat 5/TM (6 channels)

    EOS/ASTER (9 channels)

    AVIRIS (224 channels)

    Laboratory (800 channels)

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    Lnio Soares Galvo

    Lnio Soares Galvo

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    Quanto maior for o nmero de bandas estreitas, melhor ser a caracterizao das propriedades espectrais dos materiais;

    400 900 1400 1900 2400Wavelength (nm)

    Reflectance

    Sensor

    HRV

    TM

    ASTER

    AVIRIS

    LABORATORY

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    . Lnio Soares Galvo