Como se utilizar das imagens do sensor ASTER para classificação de óxidos de ferro
Uso de Dados Aster para a Identificao da Vegetao e de xido de
FerroPor MundoGEO | 0h00, 09 de Julho de 2009Por Fernando E.
Kutchenski Jnior e Raquel BarretoIntroduoO sensoriamento remoto tem
por finalidade identificar e caracterizar os materiais da superfcie
terrestre e os processos que nela ocorrem a partir da radiao
eletromagntica procedente da mesma, entendendo por tal, tanto a
radiao emitida pela prpria superfcie terrestre como aquela emitida
pelo sol e refletida pela terra, prevalecendo uma sobre a outra em
funo do intervalo espectral considerado (Gilabert et al, 1997).O
sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer) um instrumento imageador multiespectral a bordo do
satlite TERRA-1, o primeiro de uma srie de satlites com mltiplos
sensores dentro do projeto da NASAs Earth Observing System (EOS).
As imagens ASTER contam com a melhor configurao existente entre os
sistemas sensores orbitais atualmente disponveis. Desde o seu
lanamento, o ASTER tem a sua potencialidade j bem documentada em
diversos trabalhos acerca do monitoramento e explorao dos recursos
naturais terrestres.Lanado em dezembro de 1999 e com perodo de
operao planejado de 06 anos (at 2005), possui rbita circular (a
mesma que o LANDSAT-7, apenas 30 minutos atrs), quase polar, sol
sncrona e a uma altitude de 705 km (Lucca, 2006). O ASTER foi
desenvolvido para obter mapas detalhados da temperatura,
emissividade, reflectncia e elevao da superfcie terrestre. composto
por trs subsistemas distintos, com 14 bandas (entre os comprimentos
de onda de 0.56 a 11.3 m), que variam do visvel ao infravermelho
termal (distante): Visible and Near-Infrared (VNIR 3 Bandas),
Shortwave Infrared (SWIR 6 bandas) e Thermal Infrared (TIR 5
bandas).Cada subsistema possui seu prprio telescpio e, no caso do
VNIR, h ainda outro com visada oblqua (27,6) para obteno de pares
estereoscpicos na mesma rbita. A resoluo espacial, a nadir, varia
com o comprimento de onda: 15 metros nos espectros do visvel e
infravermelho prximo (VNIR), 30m no infravermelho mdio (SWIR) e 90m
no infravermelho termal (TIR).Apresenta ainda uma Varredura de 60
km e com Resoluo Temporal de 16 dias. A Resoluo Radiomtrica de
8-bit nas regies VNIR e SWIR (256 nveis de cinza), e de 12-bit no
TIR (4.096 nveis de cinza), e o Modelo Digital de Elevao (MDE) para
os 3 subsistemas.A figura 1 demonstra os comprimentos de onda de
cada banda:Se comparado ao sensor ETM (LANDSAT 7), o sensor ASTER
possui cobertura espectral nas principais reas de cobertas pelo
sensor ETM e apresenta ainda maior cobertura na regio termal, como
pode-se perceber na figura 2:Aster Fig1 Uso de Dados Aster para a
Identificao da Vegetao e de xido de FerroFigura 1 comprimento de
onda das bandas do sensor ASTERAster Fig2 Uso de Dados Aster para a
Identificao da Vegetao e de xido de FerroFigura 2 Comparao entre as
bandas do sensor ASTER e do sensor ETM
ObjetivosO objetivo deste trabalho foi verificar o potencial das
imagens ASTER para a identificao de alvos especficos por meio de
coeficientes.Os objetivos especficos so:1) Identificao na imagem de
reas com a presena ou no de vegetacao;2) Identificao na imagem de
reas com a presena de oxido de ferro.Localizao da rea de EstudoA
provncia de Jujuy se situa no extremo noroeste da Repblica
Argentina, na denominada Regio NOA (Noroeste Argentino), e limita
com a Bolvia e o Chile pelo norte e oeste respectivamente, e ao sul
e ao leste com a provncia de Salta, Argentina. Tem uma extenso
territorial de 53.219 Km2, cerca de 1,9 % do territrio argentino).O
territrio jujenho apresenta um relevo com grandes variaes
altimtricas e orograficamente, se distinguem: La Puna, La
Cordilheira Oriental, Ls Sierras Subandinas e la Llanura Chaquea.
Se distinguem quatro regies ambientais com distintas modalidades de
assentamentos humanos e culturais, so elas: Valles, Ramal, Quebrada
e Puna.A geologia da rea apresenta filitos e xistos da formao
Puncoviscana da idade prcambica cambrica. No Cambrico, as unidades
sedimentares esto representadas por um grupo Mesn que comea com
conglomerados, e arenito, quartzitos e limonitas. Os depsitos
quaternrios que se distribuem na rea de estudo so de origem
fluvial, elico e glacirio. Os depsitos salinos esto constitudos por
evaporitas, limos lacustres salinos, em menor proporo areias.
Processamento das imagens- Processamentos realizados nas
imagensPara a anlise aqui apresentada foram utilizadas 3 imagens do
sensor ASTER, localizadas na provncia de Jujuy Argentina. As trs
imagens correspondem regio conhecida como Quebrada de Humahuaca.As
imagens que inicialmente tinham o formato .hdf, foram convertidas
no formato .img com o software ENVI, verso 4.4. As bandas de cada
imagem foram empilhadas de acordo com seu subsistema, gerando 3
arquivos para cada imagem: VNIR (bandas 1, 2 e 3N), SWIR (bandas 4,
5, 6, 7, 8 e 9) e TIR (bandas 10, 11, 12, 13 e 14). Calibrao das
imagens em Nmero Digital para RadinciaCom o software HDF Browser
foram abertos os arquivos auxiliares de cada imagem, e anotados os
valores de ganho para cada banda.Depois de abertas as bandas em
nmero Digital no ENVI, com a ferramenta de matemtica de bandas, os
valores de ganho anotados para cada imagem foram processados para
cada banda tendo por base a seguinte frmula, onde n corresponde
banda processada.Float (Bn 1) * Coeficiente de correoUma vez lanada
a formula, foi especificada qual a banda correspondente varivel n.
O procedimento foi repetido para cada bando, alterando a varivel n
e o valor do coeficiente de correo. Foram gerados, ento, os
arquivos de radincia para cada banda nas 3 imagens. Transformao das
imagens em Nmero Digital para ReflectnciaCom as imagens em Nmero
Digital abertas no ENVI, em cada uma foi escolhida uma rea plana e
sem sombras, que foi salva em ROI, para o inicio da transformao da
imagem para reflectncia.Com a ferramenta Flat Field foi aberto o
arquivo ROI salvo e salva a imagem de reflectncia. No cabealho da
imagem foram agregados, ainda, os centrides da longitude de onda
das imagens, com as unidades em micrmetro.Valores dos coeficientes
de correo:B1 0.556B2 0.661B3N 0.807B4 1.656B5 2.167B6 2.208B7
2.266B8 2.336B9 2.400Aps a converso das imagens para reflectncia,
foi feito um mosaico com as 3 cenas utilizadas Construo do
MosaicoCom as 3 imagens da rea de interesse abertas no ENVI foi
realizado o mosaico das imagens. Aplicao dos coeficientes de
bandasCom o mosaico de radincia aberto no ENVI, atravs da
ferramenta de matemtica de bandas, foram inseridas as frmulas
relativas a cada coeficiente de banda que se buscou ressaltar.
Dentre vrios coeficientes que podem ser utilizados, neste trabalho
foram dois:1) NDVI: b3/b2 e 2) xidos de Ferro: b2/b1
Resultados e DiscussoPara o mosaico das imagens, no houveram
distores, coincidindo bem os limites de cada um delas. As imagens
se diferenciam muito, pois a regio no homognea, apresentando vrios
aspectos, como por exemplo, regio com e sem vegetao, ou vegetao
rala, salinas, entre outros.Aster Fig3.gif Uso de Dados Aster para
a Identificao da Vegetao e de xido de FerroFigura 3 Mosaico das 3
imagens nas Bandas 3,2,1Os coeficientes de bandas so importantes
ferramentas para o realce de algum evento ou ocorrncia na superfcie
estudada.O coeficiente NDV realou a vegetao da regio de estudo, com
o realce da regio do infravermelho. Como se pode observar na
imagem, as regies com a presena de vegetao apresentam-se com a cor
clara. As reas escuras no apresentam vegetao, ou a vegetao muito
rala e muito dispersa.Aster Foto1 Uso de Dados Aster para a
Identificao da Vegetao e de xido de FerroFoto 1 A rea com vegetao
com a presena dos vales (aporte fluvial) e ao fundo o inicio da
zona de transio, com a ausncia de vegetao.B reas sem vegetao ou
vegetao rala, somente com indivduos arbreos nas localidades
habitadasAster Fig4 Uso de Dados Aster para a Identificao da
Vegetao e de xido de FerroFigura 4 Mosaico das 3 imagens aps a
aplicao do NDVI.Vegetao apresenta-se com aparncia clara da
imagemConforme visto na imagem, a regio apresenta uma transio com a
presena de vegetao e sem vegetao. Na rea mais clara da imagem, a
vegetao tem presena marcante, confirmado pelas fotografias do local
(Foto A).Nas regies mais escuras da imagem, a vegetao mostra-se
ausente, rala, ou dispersa, confirmada pela fotografia do local
(Foto B).O coeficiente OxFe (xido de Ferro) reala reas com a
ocorrncia de oxido de ferro. Nas imagens aqui processadas,
observou-se a ocorrncia em regies onde a vegetao apresentou-se
ausente ou rala. O coeficiente utilizado nas Bandas do VNIR permite
a identificao do xido de Ferro, pois os padres espectrais
apresentam um alto valor na banda 3 e um pico de absoro na banda 2.
Como a regio arida, a resposta da vegetao nula. Desse modo, a
resposta devido a presena de xido de ferro.Aster Foto2 Uso de Dados
Aster para a Identificao da Vegetao e de xido de FerroFoto 2 rea
com presena de xido de Ferro. Tonalidade vermelhaAster Fig5 Uso de
Dados Aster para a Identificao da Vegetao e de xido de Ferro
Figura 5 reas com a ocorrncia de xido de Ferro (reas mais
claras)Os coeficientes de bandas so bastante utilizados na deteco
de alteraes e na discriminao de distintas reas, litologias, que se
podem constatar ao realizar as diferenas entre os mximos e os
mnimos de reflectncia. No numerador coloca-se a banda na qual
existe o mximo de reflectncia e no denominador a banda
correspondente a absoro.
ConclusoOs dados ASTER permitiram distinguir na mesma regio reas
com e sem vegetao. A regio de estudo favoreceu muito a identificao
dos alvos, pois facilmente observado em campo estas diferenas. Mas
para um estudo mais detalhado e mais amplo, as imagens foram
imprescindveis para este levantamento.Para destacar a presena da
vegetao, a utilizao do NDVI foi uma ferramenta muito til, pois
permitiu confirmar o que foi levantado em campo.H reas com vegetao
abundante, reas de transio, onde a vegetao torna-se mais rala ou
dispersa, e tambm h reas de irrigao ao longo dos vales.Na distino
do xido de ferro, as imagens se mostraram como poderosas
ferramentas, assim como o coeficiente de banda utilizado. A ausncia
de vegetao nestas reas favoreceu a identificao. Nas imagens, aps a
utilizao do coeficiente, ficou muito evidente a presena do alvo.A
combinao das imagens e dos coeficientes de bandas podem ser mais
utilizados ainda para a identificao de outras feies ou alvos de
diferentes formaes, mas cabe ao analista a escolha do mais
adequado. Para se obter melhores resultados, deve-se realizar a
correo da reflectncia, pois a partir dela, as analises so mais
confiveis.Os dados ASTER tem grande potencialidade nos estudos
naturais, e o ENVI permite extrair muito mais informaes com
detalhes que acrescentam muito ao estudo definido. Cabe ressaltar a
importncia de materiais confiveis, no nosso caso, as imagens ASTER,
e uma metodologia eficaz para assegurar um estudo de
qualidade.Fernando E. Kutchenski JniorDepartamento Nacional de
Produo Mineral (DNPM)Diretoria de
[email protected] BarretoInstituto
Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renovveis
(IBAMA)Diretoria de Proteo Ambiental DIPROCentro de Sensoriamento
Remoto [email protected]
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1999-20062. Florianpolis, 2007.Chaves, T. A.; Carvalho, Jnior, O.
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