Sensoriamento Remoto (SR) Orbital: sistemas sensores e ...sites.poli.usp.br/d/ptr2355/2009_1/Aula_SR_2355_26maio2009.pdf · Sensoriamento Remoto: conceitos básicos Aquisição de

Sensoriamento Remoto (SR) Orbital:

sistemas sensores e satélites de observação terrestre

Agenda: Sensoriamento Remoto Orbital

�Conceituação�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Orbitais�Sistemas Orbitais�Assinatura espectral

SR – Conceitos (1)

Utilização de sensores para:a aquisição de informações sobreobjetos ou fenômenos sobre a superfícieda Terra, através da coleta da energiaradiante proveniente desse objeto, aradiante proveniente desse objeto, aconversão desta energia em sinalelétrico (digital) e a correspondenteapresentação dessa informação

(adaptado de Novo, E.M.L., 1989)

SR – Conceitos (2)

Utilização conjunta de sensores, equipamentos para processamento de dados, equipamentos de transmissão de dados

Colocados a bordo de areonaves (ou outras plataformas)

Com o objetivo de estudar eventos, fenômenos e Com o objetivo de estudar eventos, fenômenos e processos que ocorrem na superfície do Planeta Terra

A partir do registro e da análise das interaçõesentre a REM (Radiação EletroMagnética) e assubstâncias que os compõem (eventos,fenômenos e processos) em suas mais diversasmanifestações

(adaptado de Novo, E.M.L., 2008)

Sensoriamento remoto x uso do solo x transportes

Sensoriamento Remoto: conceitos básicos

Aquisição de dados: componentes básicos.

�Fonte de radiação eletromagnética

�Atmosfera

�Sensor / plataforma

�Alvo / superfície terrestre




� Sensor/plataforma

Sistemas de aquisição de dados em SR incluem 2 Sistemas de aquisição de dados em SR incluem 2 partes: a plataforma e o sensor.

A plataforma pode ser desde um tripé convencional até satélites e ônibus espaciais

�Trataremos apenas dos satélites orbitais.

Os sensores podem ser desde câmeras convencionais ou radiômetros até escâneres multiespectrais, espectrômetros imageadores ou radares.




� Alvo/superfície terrestre

Assinatura Espectral: intensidade Assinatura Espectral: intensidade relativa com que cada corpo reflete ou emite a REM (radiação eletromagnética) nos diversos comprimentos de onda

(curvas de reflectância x comprimento de onda)

SR como Sistema de Aquisição de Informações

Dois gandes subsistemas:�Aquisição de Dados (detecção e registro)�Análise ou Produção de Informações

(tratamento e interpretação dos dados obtidos)

Detecção aquisiçãoenergia radiante fontealvo sistema sensortrajetória

Registro (requisitos de resolução)espacial espectralradiométricatemporal


�Conceituação�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Orbitais�Sistemas Orbitais�Assinatura espectral

Espectro Eletromagnético

AudioFrequencies

Short-Wave Radio

AM Broad-cast

FM Broadcast

Television Telecommunications

PCS

ExtremelyLow

Very Low

Medium

Low

High

Very H

igh

Ultra H

igh

Infrared

Visible Light

Ultra V

iolet

X-rays

Cosm

ic Rays

Gam

ma R

ays

Microwave

1 KHz 1 MHz 1 GHz

Cellular Telephone,SMR, Packet Radio

Very Low

Medium

Very H

igh

Ultra H

igh

Visible Light

Ultra V

iolet

Cosm

ic Rays

Gam

ma R

ays

2.4 GHz ISM (Industrial Scientific, Medical) Band

1 THz

Bandas de RF (operação liberada)� 902MHz

• 26MHz BW• Crowded• Worldwide limited

� 2.4GHz• 83.5MHz BW• Available worldwide• IEEE802.11 WLANs

� 5.1GHz

902 928

North & South America902MHz

Americas, most of Europe

Spain

Japan

2.4GHz

� 5.1GHz• 300MHz BW

discontinuous• Developing

Source: Harris Semiconductor

2400 250024802440

France

Spain

*Frequency Allocations are pendingU-NII: Unlicensed National Information Infrastructure

5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900

U-NII

Europe

HiperLAN1

U-NII

Europe

HiperLAN2*

Japan*

5.1GHz

Canais de Freqüência - Regiões

Canal Freq (GHz) US/Can Europa Espanha França Japão

1 2.412 X X

2 2.417 X X

3 2.422 X X

4 2.427 X X

5 2.432 X X

6 2.437 X X6 2.437 X X

7 2.442 X X

8 2.447 X X

9 2.452 X X

10 2.457 X X X X

11 2.462 X X X X

12 2.467 X X

13 2.472 X X

14 2.484 X

Faixa de freqüências para aplicações industriais, médicas e de pesquisa (ISM)

A Energia Eletromagnética (1)

O espectro eletromagnético

Adaptado de W. J. Kaufmann, “Universe”


Infravermelho Ultravioleta

Janela principal: O espectro visível

Comprimento de Onda (nm)Adaptado de CHP 1995


Janelas atmosféricas

Air Force Cambridge

Research Lab.

�Bandas de Absorção da atmosferaRegiões do ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO (E.E.) para os quais a atmosfera é opaca, não permitindo a passagem da RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (REM)

Janelas Atmosféricas

ELETROMAGNÉTICA (REM)

� Janelas atmosféricasRegiões do E.E. onde a atmosfera é transparente à radiação proveniente do Sol

O fluxo radiante é definido como a taxa de transferência de energia radiante por unidade de tempo

Fluxo Radiante / Irradiância

A irradiância é entendida A irradiância é entendida como o fluxo radianteincidente por unidade de área, numa dada direção, com relação à normal

O fluxo irradiado de uma fonte pontual, por unidade de ângulo sólido, numa dada direção, define a intensidade radiante, cuja unidade é Watt/sterradiano

Intensidade Radiante

Watt/sterradiano

�Nas superfícies polidas, os efeitos de reflexão e transmissão de radiação processam-se segundo ângulos bem definidos. Entretanto, para as superfícies porosas estes efeitos ocorrem com diferentes intensidades, direções e pontos da superfície

Radiância (1)

�Na determinação das propriedades radiométricas da superfície, é necessário utilizar uma grandeza que defina a intensidade radiante em cada ponto.

�Desta necessidade surge o conceito de radiância, ou seja, é a intensidade radiante proveniente de uma fonte extensa, em uma dada direção por unidade de área perpendicular a esta direção

Radiância (2)

�Uma importante grandeza que está relacionada com a assinatura espectral dos alvos é a reflectância, definida como a razão entre o fluxo incidente e o refletido por uma superfície

�As fontes de radiação eletromagnética irradiam

Reflectância

�As fontes de radiação eletromagnética irradiam com diferentes intensidades dentro do espectro. Assim, as grandezas definidas anteriormente podem ser consideradas em pequenos intervalos de comprimento de onda, constituindo-se as chamadas grandezas radiométricas espectrais

Agenda 1: Sensoriamento Remoto Orbital

�Conceituação�Histórico�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Sensores�Sistemas Orbitais�Assinatura espectral

Sistemas Sensores (1)�Dispositivos capazes de detectar a

REM em determinada faixa do EE�Gerar informações passíveis de

interpretação

�Permitem associar a distribuição da radiância ou emitância com as radiância ou emitância com as propriedades: físicas, químicas, biológicas ou geométricas dos objetos

�Formato dos produtos� Imagens�Gráfica (tabela)

No processo de conversão e registro dessa energia, ocorre um conjunto de transformações (características intrínsecas):�Radiométricas

� Indicam a capacidade do sensor de discriminar objetos na cena, em função das diferenças de

Sistemas Sensores (2)

objetos na cena, em função das diferenças de energia que refletem ou emitem

�Geométricas�Vão definir a qualidade geométrica da imagem

adquirida, em termos de posição e forma do terreno

�Espectrais� Indicam a região do E.E. em que o sensor opera e

com que rigor e detalhe ele recupera as propriedades espectrais dos objetos detectados

Podem ser classificados quanto a:�Fonte de radiação (energia)�Princípio de funcionamento

Agenda 2:Sistemas Sensores

�Princípio de funcionamento�Tipo de produto

Sistemas Sensores

� Com relação à fonte de energia eletromagnética, os sistemas sensores podem ser:�passivos: radiação solar�ativos: radar, laser�ativos: radar, laser

�Escolha depende de:� interesse da pesquisa�precisão requerida�custos envolvidos

Sistemas Sensores

Classificação quanto a fonte de radiação (energia)�Sensores Passivos

�Detectam a radiação solar refletida ou a emitida pelos objetos da superfície

�Sensores óticos: possuem espelhos, prismas e lentes em sua configuração

�Ex. Fotografia, LANDSAT, SPOT

�Região de ENERGIA REFLETIDA� Entre 0,38 µm e 3,00 µm

� Porque a energia que os sensores detectam nessa região é basicamente originada da reflexão da energia solar

Sistemas Sensores e Regiões do E.E. (1)

energia solar

�Região VISÍVEL

� O máximo de energia disponível encontra-se na faixa de 0,38 µm a 0,72 µm

� O sol emite cerca de 44% de sua radiação nesta janela

�Região de INFRAVERMELHO (IR) Próximo�Entre 0,72 µm e 1,3 µm

Sistemas Sensores eRegiões do E.E. (2)

�Região IR Médio e Distante

� Ondas Curtas: entre 1,3 µm e 3,0 µm

� Distante: sensores termais operam entre 7 µm e 15 µm


Sensoriamento Remoto: conceitos básicosAtmosfera

Curva de emissão de energia solar:

Podem ser classificados quanto a:�Fonte de radiação (energia)

�Sensores Ativos


�Sensores Ativos


Classificação quanto a fonte de radiação (energia)

Sistemas Sensores

radiação (energia)�Sensores Ativos

� Produzem a sua própria radiação

�Ex. LADAR (Laser Detection and Ranging), LASER (Light Amplification by Stimulated Emission od Radiation)

�São representadas pelos sensores ativos (imageadores ou não-imageadores)

�Os sensores de microondas emitem pulsos de radiação polarizada

Fontes Artificiais de REM (1)

�Razões para utilização da faixa de microondas em SR:�Possibilidade de entrar nas nuvens� Independência da radiação solar como fonte de

iluminação � Permite imageamento noturno

�Maior penetração na vegetação

�O avanço da tecnologia vem permitindo o desenvolvimento de ferramentas para mapeamento direto da superfície do terreno, bem como das elevações (árvores, edificações, ...)


edificações, ...)

�Para representar o terreno (superfície física) em forma digital é gerado o MDT (Modelo Digital do Terreno)

�Para representar as elevações contidas na superfície em forma digital é gerado o MNE (Modelo Numérico de Elevações)

�Atualmente existem vários algoritmos eficientes e robustos para a geração automática da MDT

�Porém, a geração automática de MNE ainda


�Porém, a geração automática de MNE ainda é o grande problema na obtenção de produtos confiáveis quando se trata de estudos para áreas urbanizadas

�Os efeitos de perspectiva causados pela geometria das fotografias, problema das sombras e das alturas das edificações entre outros, não permitem a modelagem correta da projeção na imagem dos objetos


da projeção na imagem dos objetos existentes sobre a superfície do terreno através de algoritmos de correção automática

�O sistema Laserscanner é uma tecnologia emergente, que vem sendo gradativamente incorporada ao processo de mapeamento para suprir essas necessidades

�Aplicações do Laserscanner

�Mapeamento (tridimensional) com propósitos Topográficos

�A capacidade de penetrar na vegetação


�A capacidade de penetrar na vegetação possibilita a determinação acurada da elevação do terreno, reduzindo custos e esforços operacionais na produção de mapas topográficos

�Classificação do uso da terra, utilizando informação de altura, densidade e sombras como critério de reflectância

�Aplicações do Laserscanner

�Planejamento e Desenvolvimento Urbano

�Atualização de áreas urbanas para base de dados de SIG


�Mapeamento de áreas com alta concentração de gases poluentes

�Mapeamento de áreas com concentração de águas estagnadas por enxurradas

�Identificação de locais para instalação de antenas para propagação de ondas (telecomunicações)




Classificação quanto ao princípio de funcionamento�Sistemas de Varredura (scanning systems)

Sistemas Sensores

�Sistemas de Varredura (scanning systems)�Sistemas de Não-varredura ou sistema

fotográfico (non scanning) / (framing systems)

Classificação quanto ao princípio de funcionamento�Sistemas de Varredura (scanning systems)

�A imagem da cena é formada pela aquisição seqüencial de imagens elementares do terreno ou “elementos de resolução” (pixels)

Sistemas Sensores

ou “elementos de resolução” (pixels)

Ex: LANDSAT (TM MSS), SPOT (HRV)Ex: LANDSAT (TM MSS), SPOT (HRV)

Sistemas de Varredura�Exemplo do sensor

MSS (Sistema de Varredura

Sistemas Sensores

Varredura Multiespectral) da plataforma LANDSAT (Satélite de Superfície Terrestre)

Sistemas de Varredura� Exemplo do SPOT

(Sistema Experimental de Observação da Terra)

� 2 sensores

Sistemas Sensores

� 2 sensores � HRV 1 (Sensor de Alta

Resolução no Visível) e HRV 2

� independentes� Faixa de varredura: 60 km

X 2 = 120 km

Classificação quanto ao princípio de funcionamento� Sistemas de Não-varredura

(non scanning) ou Sistema fotográfico (framing

Sistemas Sensores

Sistema fotográfico (framing systems)�Registram a REM refletida de

uma área em sua totalidade e num mesmo instante




Classificação quanto ao tipo de produto� Imageadores

�Produto = imagem bidimensional da radiância ou emitância do terreno

�Apto a produzir informações espaciais

Sistemas Sensores

�Apto a produzir informações espaciais

�Não-imageadores�Produto = dados ou gráficos�Permitem medir a intensidade da energia

proveniente de um objeto de estudo, sem produzir uma imagem do terreno

�Ex. Sondas Atmosféricas (perfis verticais de sua composição)








Os sensores podem ser desde câmeras convencionais ou radiômetros até escâneresmultiespectrais, espectrômetros imageadoresou radares.

Classificação de sistemas sensores (exemplos)Fonte de RadiaçãoPrincípio de FuncionamentoTipo de Produto

PASSIVOSVarredura – Forma imagem

�Câmera de TV�Scanner Sólido (CCD)

Sistemas Sensores

�Scanner Sólido (CCD)�Elétro-óptico-mecânico *(LANDSAT)�Radiômetros de Microondas

Não-Varredura - Não forma imagem�Radiômetro de Microondas�Sensor Magnético�Espectrorradiômetros�Thermopoint�Sensor quântico

Classificação de sistemas sensores (exemplos)Fonte de RadiaçãoPrincípio de FuncionamentoTipo de Produto

PASSIVOS (cont.)

Sistemas Sensores

Não-Varredura - Forma imagem�Câmeras Fotográficas

�Monocromáticas�Colorida Normal�Infravermelha�Infravermelha colorida

Classificação de sistemas sensores (exemplos)Fonte de RadiaçãoPrincípio de funcionamentoTipo de Produto

ATIVOS

Sistemas Sensores

ATIVOSVarredura

� Radar de Abertura Real (RAR)� Radar de Abertura Sintética (SAR)

Não-Varredura� Altímetro de Microondas� Laser Medidor de Distância� Radiômetro de Microonda

Agenda 1 : Sensoriamento Remoto Orbital

�Conceituação�Histórico�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Sensores

� Sensores Multiespectrais

�Sistemas Orbitais�Assinatura espectral

Os primeiros sensores fotográficos eram pancromáticos� Toda a energia proveniente do alvo era

integrada em todos os comprimentos de onda de sensibilidade do filme

Sensores Multiespectrais (1)

onda de sensibilidade do filme�Eram perdidas informações específicas

sobre as interações de um objeto com um determinado comprimento de onda

Os primeiros avanços na concepção dos sensores foi permitir que eles pudessem registrar o sinal proveniente de regiões distintas do E.E. simultaneamente� Obter imagens simultâneas de uma mesma


� Obter imagens simultâneas de uma mesma cena

�Em várias regiões do E.E.�Origem dos Sensores Multiespectrais� www.space-risks.com/SpaceData/



�Os Sensores Multiespectrais hoje disponíveis representam avanços em relação ao primeiro sensor MSS (Sistema de Varredura Multiespectral) desenvolvido e testado pela Hugues Santa Barbara Research Center em 1970


1970�A maior parte dos programas espaciais em

operação e planejados tem como sensor básico os sistemas de imageamento multiespectral, com bandas:� Visível – VIS� IR Próximo – NIR� IR de Ondas Curtas – MWIR� IR Termal - TIR


�Conceituação�Histórico�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Sensores�Sistemas Orbitais

�Satélites de observação terrestre

�Assinatura espectral








Os sensores podem ser desde câmeras convencionais ou radiômetros até escâneres multiespectrais, espectrômetros imageadores ou radares.

Sistemas Orbitais

Satélites de imageamento�Construídos com determinada finalidade�Classificados como:�Classificados como:

�Satélites de observação da superfície terrestre � Recursos Naturais

�Satélites Ambientais� Meteorológicos� Oceanográficos

Sistemas Orbitais

� Três partes básicas:�subsistema óptico�detector�subsistema eletrônico

� Sensores:� Sensores:� imageadores (fotográficos e não fotográficos)�não imageadores

� Subsistema óptico: determina a resolução espacial e área coletora da radiação

� Subsistema eletrônico: amplia o sinal da fonte

Componentes do sistema (1)

Sistemas Orbitais

Coletor: recebe a energia p/ uma lente, Coletor: recebe a energia p/ uma lente, espelho, antena etcespelho, antena etc


Sistemas Orbitais

Detector: capta a energia coletada de uma Detector: capta a energia coletada de uma determinada faixa do espectro. determinada faixa do espectro.


Sistemas Orbitais

Processador: o sinal registrado é submetido a Processador: o sinal registrado é submetido a um processamento para obtenção do produtoum processamento para obtenção do produto

Satélites de S.R. até 2005

Sistemas Orbitais

�Sistemas orbitais - espectro visível e infravermelho�sistema LANDSAT�sistema SPOT�sistema CBERS �sistema CBERS �sistema IKONOS

�Sistemas orbitais - espectro microondas (exemplos)�sistema RADARSAT�sistema ERS

Em Operação (alta resolucão)

SATÉLITES

Satélites de observação da superfície terrestre

• LANDSAT• Desenvolvido pela NASA

• National Aeronautics and Space Adminstration• National Aeronautics and Space Adminstration• Inicialmente chamado ERTS-1 • Janeiro de 1975

• Lançou 7 satélites e perdeu o no. 6 e o 7

SATÉLITESEvolução da série de satélites Landsat ao Longo do Tempo

Sistemas Orbitais

Landsat 7�Resolução: 15m �Escala (cm/m): 1:25000 (1=250)�Tamanho da cena (km): 185 x 185

Sistemas Orbitais

Landsat 5�Resolução: 30m �Escala (cm/m): �Escala (cm/m):

1:35000 (1=350) �Tamanho da cena

(km): 185 x 185

Sistemas Orbitais

�Sistemas orbitais - espectro visível e infravermelho�Sistema LANDSAT (Satélite de Superfície

Terrestre)� características da órbita

• Landsat 1, 2 e 3: órbita circular, quase polar, • Landsat 1, 2 e 3: órbita circular, quase polar, síncrona com o Sol, altitude aproximada de 920 Km

� principais subsistemas de imageamento• subsistema MSS (Sistema de Varredura

Multiespectral)• subsistema RBV (Sistema de Câmera de Vídeo com

Deflexão de Feixe)

LANDSAT - Sensor MSS

Sistemas Orbitais

�Sistemas orbitais - espectro visível e infravermelho�Sistema LANDSAT (Satélite de Superfície

Terrestre)� principais subsistemas de imageamento

• subsistema TM (Mapeador Temático)• subsistema TM (Mapeador Temático)Conjunto de subsistemas configurados para

permitir o imageamento do terreno com fidelidade geométrica

• subsistema ETM (Mapeador Temático Avançado)Distinção do TM foi a inclusão de uma banda

pancromática e o aumento de ganho na banda termal, que permitiu a melhoria de resolução espacial

LANDSAT TMBandas espectraisdo Landsat TM

LANDSAT - Sensor TM e ETM+

Faixa espectral (µµµµm) Resolução espacial (m) Banda

LANDSAT 5 LANDSAT 7 LANDSAT 5 LANDSAT 7

1 (azul) 0,45 - 0,515 0,45 -0,515 30 30

2 (verde) 0,525 - 0,605 0,525 -o 0,605 30 30 2 (verde) 0,525 - 0,605 0,525 -o 0,605 30 30

3 (vermelho) 0,63 - 0,690 0,63 - 0,690 30 30

4 (IV próximo) 0,75 - 0,90 0,75 - 0,90 30 30

5 (IV médio) 1,55 - 1,75 1,55 - 1,75 30 30

6 (IV termal) 10,40 - 12,5 10,40 - 12,5 120 60

7 (IV médio) 2,09 - 2,35 2,09 - 2,35 30 30

Pan -- 0,52 to 0,90 -- 15

IMAGEM

LANDSATCaracterísticas do Landsat 7 ETM => Resolução Espectral

SATÉLITESResolução Espacial

Resolução Espacial

SPOT

Generalidades• Início: 1978 (França, Suécia e Bégica)• Sistema comercial• Sistema comercial

• CNES: Centro Nacional de Estudos Espaciais – técnica

• SPOT IMAGE – comercial

SPOT

Satélite Lançamento

(Desativação)

Sensores Altitude

(km)

Órbita Ciclo

(dias)

Inclinação

SPOT 1 22/fevereiro /1986

(31/dezembro/1990)

HRV

PAN

832 Circular Heliosíncrona

Quase-Polar

26

Nadir

98,7°

SPOT 2 22/janeiro/1990

em operação

HRV

PAN

832 Circular

Heliosíncrona

26

Nadir 98,7°

em operação PAN Heliosíncrona

Quase-Polar

SPOT 3 26/março /1993

(14/novembro/1997)

problema

HRV

PAN

832 Circular

Heliosíncrona

Quase-Polar

26

Nadir 98,7°

SPOT 4 24/março/1998 HRVIV

PAN

Vegetation

832 Circular

Heliosíncrona

Quase-Polar

26

Nadir 98,7°

Sistemas Orbitais

Spot 1,3 e 4�Resolução: 10m�Escala (cm/m): �Escala (cm/m):

1:25000 (1=250)�Tamanho da cena

(km): 60 x 60

Sistemas Orbitais

Spot 2 e 5�Resolução: 2,5m�Escala (cm/m): �Escala (cm/m):

1:10000 (1=100)�Tamanho da cena

(km): 60 x 60

Sistemas Orbitais

�Sistemas orbitais - espectro visível e infravermelho�Sistema SPOT (Sistema Experimental de

Observação da Terra)� características da órbita

• Altitude da órbita é de 822 Km• Altitude da órbita é de 822 Km• É uma órbita polar, síncrona com o Sol• A velocidade orbital é sincronizada com o

movimento de rotação da Terra, de forma que a mesma área possa ser imageada a intervalos de 26 dias

SPOT

Características• Altitude de vôo: 822

km• Equador 10:40 h • Equador 10:40 h

(Norte – Sul)• Revisita:

• 26 dias• 4 dias visada lateral

Sistemas Orbitais

�Sistemas orbitais - espectro visível e infravermelho�Sistema SPOT (Sistema Experimental de

Observação da Terra)� subsistema HRV (Sensor de Alta Resolução no

Visível). Foram planejados para operar em dois Visível). Foram planejados para operar em dois modos:

• O modo pancromático (preto e branco) que corresponde a observação da cena numa ampla faixa do espectro eletromagnético, permite uma resolução espacial de 10 x 10 metros (pixel)

• O modo multiespectral (colorido), corresponde a observação da cena em 3 faixas estritas do espectro, com resolução espacial de 20 x 20 metros (pixel)

SPOT

Características• Faixa de varredura:

60 km X 2 = 120 • 2 sensores • 2 sensores

• HRV 1 e HRV 2• independentes

Sistemas Orbitais

LANDSAT 1, 2 e 3 LANDSAT 4 e 5

Bandas

Sistema

MSS

Resposta

Espectral

(µm)

Resolução

Espacial

(m)

Bandas

Sistema

TM

Resposta

Espectral

(µm)

Resolução

Espacial

(m)

4 0,5 - 0,6 80 1 0,45 - 0,52 30

5 0,6 - 0,7 80 2 0,52 - 0,60 305 0,6 - 0,7 80 2 0,52 - 0,60 30

6 0,7 - 0,8 80 3 0,63 - 0,69 30

7 0,8 - 1,1 80 4 0,76 - 0,90 30

8 10,4 - 12,6 240 5 1,55 - 1,75 30

6 10,4 - 12,5 120

7 2,08 - 2,35 30

Características dos Sensores MSS e TM - LANDSAT

Sistemas Orbitais

Características do Sensor ETM - LANDSAT

LANDSAT 7

Bandas Sistema ETM Resposta Espectral (µm) Resolução Espacial (m)

1 0,450 - 0,515 30

2 0,525 - 0,605 30

3 0,630 - 0,690 30

4 0,750 - 0,900 30

5 1,550 - 1,750 30

6 10,40 - 12,50 60

7 2,090 - 2,350 30

PAN 0,520 - 0,900 15

Características do Sensor ETM - LANDSAT

Características do Sensor HRV - SPOT

SPOT 1, 2 e 3Bandas Sistema HRV Resposta Espectral (µm) Resolução Espacial (m)

1 0,50 - 0,59 202 0,61 - 0,68 203 0,79 - 0,89 20

PAN 0,51 - 0,73 10

CBERS - Chinese-Brazilian Earth Resources Satellite

� Satélite planejado para cobertura global e tem por objetivo adquirir dados ambientais, para monitorar e preservar ecossistemas

� Vida útil prevista de 2 anos, altitude média de 778 km,

Cobertura Global Frequente - Classificação Multiespectral

� Vida útil prevista de 2 anos, altitude média de 778 km,horário solar no modo descendente (passagem peloEquador) as 10:30h a.m. e ciclo de 26 dias

� Lançado dia 14 de outubro de 1999.

CBERS - Chinese-Brazilian Earth Resources Satellite

WFI - Wide Field Imager – 890km de faixa imageada, resolução de 260m em duas bandas espectrais, revisita a cada 5 dias

Câmera CCD de alta resolução - 113km de terreno,


Câmera CCD de alta resolução - 113km de terreno,resolução espacial de 20m, em 5 bandas espectrais,revisita a cada 26 dias

IR-MSS (Infrared Multispectral Scanner) - 4 bandasespectrais, recobrimento de 120km e resolução de80m (160m no canal termal), 26 dias de ciclo.

CBERS

Câmera CCD IR-MSS WFI

0,51-0,73 (pan) 0,50-1,10 (pan) 0,63-0,69

0,45-0,52 1,55-1,75 0,76-0,90

0,52-0,59 2,08-2,35

0,63-0,69 10,40-12,50

Bandas espectrais

(µµµµm)

0,77-0,89


0,77-0,89

Resolução Espacial 20 m 80 m (pan e IV)

160 m (termal)

260 m

Resolução Temporal 26 dias (nadir) 26 dias 3-5 dias

3 dias (±32º)

Faixa Imageada 113 km 120 km 890 km

CBERSCaracterísticas espectrais

Sensor Banda Faixa espectral

(µµµµm)

Resolução

espacial (m)

Largura da Faixa

de cobertura (km)

Revisita (dias)

Azul 0.45-0.52 19,5 113 a 170 3 a 26

Verde 0.52-0.59 19,5 113 a 170 3 a 26

Vermelho 0.63-0.69 19,5 113 a 170 3 a 26

CCD

IV Próximo 0.77-0.89 19,5 113 a 170 3 a 26

PAN 0.51-0.73 19,5 113 a 170 3 a 26

IV Médio 1.55-1.75 77,8 119,5 26

IV Médio 2.08-2.35 77,8 119,5 26

IV Termal 10.4-12.5 156 119,5 26

IR-MSS

PAN 0.50-1.01 77,8 119,5 26

Vermelho 0.63-0.69 258 890 5 WFI

IV Próximo 0.76-0.90 258 890 5

IKONOSSATÉLITES

SISTEMAS SENSORESIKONOS II - informações gerais

�Lançado em 24 de setembro de 1999, é um dos satélites de Sensoriamento Remoto, para uso civil, de mais alta resolução espacialespacial

�As imagens coletadas:� 1 m de resolução espacial P&B, pancromático� 4 m de resolução espacial coloridas,

multiespectral

IKONOSCaracterísticas espectrais

Sensor Banda Faixa espectral

(µµµµm)

Resolução

espacial (m)

Largura da Faixa de

cobertura (km)

Revisita

(dias)

Azul 0,45 - 0,52 4 13 1,5

Verde 0,52 - 0,60 4 13 1,5

Vermelho 0,63 - 0,69 4 13 1,5

Multiespectral

Infravermelho 0,76 - 0,90 4 13 1,5

PAN Pancromática 0,45 - 0,90 1 13 2,9

IKONOS II - informações gerais

�Largura da faixa imageada: 11 km�Cobertura global: 14 dias�Resolução radiométrica: 11 bits (2048 níveis)�órbita sol síncrona�órbita sol síncrona�altitude 681 km�horário de cruzamento do Equador: entre 10 e

11 am (nó descendente

País Dono Programa Sensores LançamentoTipo de sensor

U.S. Gov-1 Landsat 5 TM '85 MINDIA Gov-2 IRS-1B LISS-2, (LISS-1) '91 MFRANCE Gov-6 Spot 3 HRV '93 M&PINDIA Gov-2 P2 LISS-2 '94 MINDIA Gov-2 IRS-1 C LISS-3, PAN, (WIFS) '95 M&PGERMANY Gov-9 PRIRODA MOMS-02 '96 M&PJAPAN Gov-7 ADEOS AVNIR '96 M&PINDIA Gov-2 IRS-1 D LISS-3, PAN, (WIFS) '97 M&PCHINA-BRAZIL Gov-8 CBERS CCD, IRMSS '97 M&P

Cobertura Global Frequente –Classificação Multiespectral

CHINA-BRAZIL Gov-8 CBERS CCD, IRMSS '97 M&P

FRANCE Gov-6 Spot 4 HRVIR,(VEGETATION) '97 M&P

INDIA Gov-2 IRS-P5 LISS 4, LISS-3' '98 MU.S. Gov-1 Landsat 7 ETM+ '98 M&PU.S. Com-1 Resource 21 XXX '99 M

INDIA Gov-2 IRS-2A LISS 4', LISS-3',(WIFS) '00 M

FRANCE Gov-6 Spot 5A HRG, (VEGETATION) '02 M&PINDIA Gov-2 IRS-2B LISS 4, LISS-3', (WIFS) '04 MFRANCE Gov-6 Spot 5B HRG, (VEGETATION) '04 M&PU.S. Gov-1 EOS AM-2 LATI (MODIS) '04 M&P

Resumo

Imagem TM LANDSAT

Imagem SPOT Pancromática

CBERS – WFI, Itaipu

IKONOS

IKONOS II - Rio de JaneiroImagem pancromática

IKONOSII- Washingtonampliação


�Conceituação�Histórico�A energia eletromagnética�Sistemas Sensores�Sistemas Sensores�Sistemas Orbitais�Assinatura espectral




� Alvo/superfície terrestre

Assinatura Espectral: intensidade Assinatura Espectral: intensidade relativa com que cada corpo reflete ou emite a REM (radiação eletromagnética) nos diversos comprimentos de onda

(curvas de reflectância x comprimento de onda)

Por que um objeto é azul perante nossos olhos ?�É o comprimento de onda (λ) que ele

Comportamento Espectral de Alvos

�É o comprimento de onda (λ) que ele reflete e que captamos

�Reflexão seletiva à REM do Sol

Energia refletida de um objeto azul


Assinatura Espectral

� Intensidade relativa com que cada corpo

reflete ou emite a radiação

eletromagnética nos diversos

comprimentos de onda

�Curvas de reflectância x

comprimento de onda

Assinatura Espectral


�O que é ?�É o estudo da Reflectância espectral de

alvos (objetos) como a vegetação, solos, alvos (objetos) como a vegetação, solos, minerais e rochas, água

�Ou seja:�É o estudo da interação da REM com as

substâncias da superfície terrestre


�O conhecimento do comportamento espectral de alvos não é importante somente para a extração de informações de imagens obtidas do SR

�É importante também para a própria definição:definição:� De novos sensores� Do tipo de pré-processamento a que devem ser

submetidos os dados brutos� Da forma de aquisição dos dados

� Geometria de coleta dos dados� Freqüência� Altura do imageamento� Resolução limite


�Quando é selecionado, por ex., a melhor combinação de canais e filtros para a composição colorida, temos de conhecer o comportamento espectral conhecer o comportamento espectral do alvo de nosso interesse

�Senão, corremos o risco de desprezar faixas espectrais de grande significância na sua discriminação

Assinaturas espectrais ou Curvas de reflectância� Ilustram a forma típica dos alvos refletirem


� Ilustram a forma típica dos alvos refletirem a REM incidente neles

�Mostra uma idéia da reflexão dos alvos�Previsão de como um alvo vai aparecer

(BRILHO) na imagem

Energia refletida por plantas verdes


• ``Foto normalFoto normal


Foto InfravermelhoFoto Infravermelho

Bandas e assinatura espectral

LANDSAT

Banda 1 (azul)

• Absorção pela clorofila e pigmentos fotossintéticos fotossintéticos

• sensibilidade a plumas de fumaça por queimadas ou atividades industrias

• Grande penetração em corpos d’água transparentes

LANDSAT

Banda 1 (azul)

• mapeamento de águas costeiraságuas costeiras

• diferenciação entre solo e vegetação

• Diferenciação entre vegetação conífera e decídua

LANDSAT

Banda 2 (Verde)

• Grande sensibilidade à presença de sedimentos em sedimentos em suspensão

• Boa penetração em corpos d’água

• qualidade d'água

• mapeamento de vegetação

LANDSATBanda 3 (Vermelho)

• Vegetação verde densa uniforme apresenta absorção = fica escura

• Contraste vegetação x • Contraste vegetação x área urbana

• diferenciação dos tipos de cobertura vegetal

• uso do solo

• Mapeamento da rede de drenagem por mata / galeria

LANDSAT

Banda 3 (Vermelho)

• Mapeamento da mancha urbana mancha urbana inclusive novos loteamentos

• Mapeamento de áreas agrícolas

• Qualidade da água

LANDSAT Banda 4 (Infravermelho próximo)

• Delineamento de corpos d'água que ficam escuros

• Mapeamento da rede de drenagem

• Vegetação verde e densa reflete muito nesta banda = clara

• Sensibilidade à rugosidade da copa das florestas

• Sensibilidade à morfologia do terreno

LANDSAT

Banda 4 (Infravermelho próximo)

• Mapeamento geomorfológico e feições geológicas

• Separação de áreas • Separação de áreas com eucaliptos e pinus

• Mapear áreas ocupadas com vegetação queimada

• Áreas com aguapés• Áreas com agricultura

LANDSAT

Banda 5 (Infravermelho médio)

• Sensibilidade ao teor de umidade das plantas

• medidas de umidade da • medidas de umidade da vegetação ou estresse hídrico

• Esta banda sofre perturbações se ocorrer chuva antes da obtenção da cena

• diferenciação entre nuvem e neve

LANDSATBanda 7

(Infravermelho médio)

• Sensibilidade à morfologia do terreno

• Geomorfologia, solos e Geologia

• identificação de minerais

• mapeamento hidrotermal

LANDSAT Banda 6 (Infravermelho termal)

• Sensibilidade aos fenômenos termais e contrastes térmicos

• Mapeamento de • Mapeamento de estresse térmico em plantas

• Correntes marinhas• Propriedades termal do

solo• Outros mapeamentos

térmicos

Combinação de bandas -R(5)G(4)B(3)

Bibliografia

�NOVO, E.L.M. Sensoriamento Remoto: Princípios e Aplicações. São Paulo: Blucher, 2008

�Fonte principal: http://www.satimagens.com/satelites.htmhttp://www.satimagens.com/satelites.htm

�Fontes secundárias: http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/representacao.htmlhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Spot_(sat%C3%A9lites)

Documents

Sensoriamento Remoto (SR) Orbital: sistemas sensores e ...sites.poli.usp.br/d/ptr2355/2009_1/Aula_SR_2355_26maio2009.pdf · Sensoriamento Remoto: conceitos básicos Aquisição de