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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.
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Sensoriamento Remoto e Conceitos Radiomtricos
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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.
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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;
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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/
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Em sensoriamento remoto, comum caracterizar ondas eletromagnticas pela sua posio em comprimento de onda no espectro eletromagntico;
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O Que Medimos ?
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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)
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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;
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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)
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(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)
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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.
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Fonte: Roberts (2005)
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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
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Amostrando o Espectro Eletromagntico
Sensoriamento remoto tambm pode ser considerado um processo de amostragem do espectro eletromagntico;
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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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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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