Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil
Disciplina: Introdução ao Geoprocessamento
Imagens de Satélite e suas
aplicações
Professora: Iana Alexandra
Alunos: Danilo Patricio do Monte
Fabrizio Ribeiro Moreira
Izabeline Mendonça Souza
Junho de 2009
2.0 Introdução
O que é satélite?
Satélite é todo objeto que gira em torno de outro objeto. Ele é classificado
em dois tipos: satélite natural e satélite artificial (veículos espaciais colocados
em órbita da Terra por meio de foguetes) ver figura 1 e figura 2.
Segundo Florenzano, 2008 os satélites artificiais são construídos para
diferentes finalidades como telecomunicação, espionagem, experimento
científico - áreas de astronomia e astrofísica; geofísica espacial; planetologia;
ciências da terra, atmosfera e clima − meteorologia e sensoriamento remoto.
Existem também os satélites de Posicionamento Global (GPS) que giram
em órbitas altas e são importantes na navegação terrestre, aérea e marítima, além
de ajudar na localização de pessoas, objetos e lugares.
Figura 1: Satélites desenvolvidos pelo Brasil. Da esquerda para a direita: o CD-1, o
SCD-2, o CBERS-1 e o Saci-1 (INPE)
Figura 2: VLS-1 V02 na plataforma de lançamento do Centro de Lançamento
de Alcântara (CLA), localizado na cidade de Alcântara, no Maranhão. (AEB)
3.0 Imagens de Satélites
As imagens de satélite são geradas por sistemas de sensores remotos
acoplados aos satélites artificiais que registram a energia refletida ou a energia
emitida pelos objetos da superfície terrestre (figuras 3 e 4).
Estas imagens possuem algumas características que as diferenciam de
outras imagens digitais. Entre essas características estão sua estrutura e sua
resolução.
Figura 3 – Diagrama do processo de captação de imagens
Figura 4 – Esquema do processo de captação
de imagens
A Figura 5 representa os diferentes tipos de energia (radiação
eletromagnética) distribuídos por região espectral, ao longo do espectro
eletromagnético. Dependendo do tipo, o sensor pode captar imagens através da
energia de uma ou mais regiões do espectro. Os sensores ópticos, por exemplo,
captam imagens utilizando a energia da região do visível e do infravermelho. Os
radares são sensores que enviam e captam energia da região das microondas. Ao
contrário dos sensores ópticos, os radares funcionam também de noite e com o
tempo nublado e chuvoso.
Figura 5: O espectro eletromagnético. (Gabriel Pereira)
3.1 - Principais características das imagens de satélite
Os satélites e os sensores trabalham em conjunto para registrar e medir a
energia eletromagnética. É possível apontar uma série de características
essenciais que definem as imagens de satélite:
São constituídas por várias bandas espectrais;
O elemento básico constituinte de cada banda é o pixel; cada banda é
constituída por um conjunto de píxeis dispostos numa série de linhas e
colunas;
Todos os píxeis duma mesma imagem têm a mesma área, função da
Resolução espacial do sensor;
A cada pixel encontra-se associado um número digital, que representa o
nível de energia medido pelo sensor.
3.2 - Resoluções de uma Imagem de Sensoriamento Remoto
Existem quatro variáveis que permitem diferenciar os produtos ou
imagens geradas pelos diferentes sensores remotos a bordo de satélites, estas
são:
Resolução Espacial;
Resolução Temporal;
Resolução Espectral;
Resolução Radiométrica.
As resoluções dependem tanto das propriedades técnicas dos sensores
quanto das características da órbita do satélite ou plataforma orbital, e são
normalmente utilizadas para caracterizar uma imagem.
Figura 6 - imagem do Satelite GeoEye1, com resolução espacial de 41cm
Figura 7 - imagens temporal
(a) Bandas 543 em RGB. Região de
(b) - Bandas 432 em RGB.Região de
Penápolis,Avanhandava e Promissão São Paulo Imagem de 28/03/2008.
Penápolis, Avanhandava e Promissão São Paulo - Imagem de 28/03/2008.
Figura 8 (a,b) – diferença de resolução espectrais
Figura 9 - Imagem de alta resolução do sensora HRC
Figura 8 - diferença de resolução radiométrica
4.0 Aplicações das imagens
Através de imagens de satélites e fotografias aéreas de diferentes épocas
avalia-se as alterações (positivas ou negativas), ocorridas no meio ambiente
indicando medidas para maximização e/ou minimização de seus efeitos.
As imagens de satélite são utilizadas para diversas finalidades, sendo
fundamentais para a análise e a produção de mapas nas escalas média e pequena.
Também cresce a utilização das imagens para escalas grandes. A seguir, temos
algumas aplicações:
Geopolítica e defesa
Relevo
Geologia
Meteorologia
Ecologia
Agropecuária e uso do solo
Planejamento urbano
Geopolítica e defesa
É cada vez maior a utilização de imagens de satélite em estratégias
militares, especialmente para espionagem e identificação de possíveis alvos em
guerras. Os EUA são o país que mais utiliza imagens em conflitos armados, a
exemplo das recentes intervenções militares no Afeganistão e Iraque (figura 9).
Figura 9 – Exemplo de imagem de satélite usado na espionagem e identificação de alvos.
Relevo
Podem permitir o mapeamento das formas de relevo da superfície terrestre,
auxiliando na construção de grandes obras como rodovias e ferrovias (figura 10).
Figura 10 – Relevo de uma região
Geologia
Essas imagens também podem melhorar os conhecimentos geológicos,
especialmente sobre os tipos de rochas de uma região. Isto é, auxiliam na
descoberta, no mapeamento e na exploração de recursos minerais, a exemplo do
petróleo e do minério de ferro (figura 11).
Figura 11 – Tipos de solos de uma região
Previsão do tempo
As imagens de satélite são essenciais para fazer previsão do tempo
atmosférico para vários dias. Podemos vê-las todos dos dias nos noticiários de
televisão. A previsão de tempo é importante para o nosso dia-a-dia, em
atividades de lazer e turismo, na agropecuária (dados sobre umidade, chuvas e
temperatura) e na prevenção de conseqüências de fenômenos meteorológicos
extremos como furacões.
Em boletins meteorológicos a animação que mostra o deslocamento das
massas de ar e nuvens sobre a superfície da Terra, na verdade é uma seqüência de
imagens produzidas (a cada meia hora) pelos satélites meteorológicos
geoestacionários
.
Figura 12 – Formação furacão
Figura 13 - Imagem do Goes mostra o furacão Catarina próximo à
costa de Santa Catarina e Rio Grande do Sul em 2004
Ecologia
As imagens são utilizadas para o conhecimento e a conservação do meio
ambiente. Pode-se monitorar e combater as queimadas e os desmatamentos em
florestas como a Amazônia. No entanto, muitas vezes depende de quem as
utiliza. Na Amazônia, madeireiros já estão usando imagens de satélite para
escolher as áreas de floresta que vão ser derrubadas.
Figura 14 - Imagem do Landsat representa uma
porção da Amazônia. O preto representa o rio
Negro, afluente do rio Amazonas, repleto de
pequenas ilhas. O verde representa a floresta
amazônica, enquanto a cor rosa refere-se às áreas
com campos e regiões desmatadas.
Agropecuária e uso do solo
As imagens podem mostrar como o espaço geográfico é utilizado pela
sociedade, representando áreas com diferentes usos do solo: cultivos agrícolas,
pecuária, reservas florestais, entre outros. Na agropecuária, as imagens são
importantes no mapeamento dos tipos de cultivo, previsão de safras e definição
de áreas que necessitam de irrigação
Figura 15 - Uma composição de imagens do Landsat representa toda a área
do estado de Rondônia. As áreas em verde representam a floresta
amazônica. As áreas em rosa representam outros tipos de vegetação como o
Cerrado. As áreas em amarelo e vermelho representam as áreas já
desmatadas (padrão “espinha de peixe”) e que estão sendo utilizadas na
pecuária, agricultura e cidades.
Planejamento urbano
As imagens de satélite também estão sendo utilizadas no estudo de áreas
urbanas e em seu planejamento. Por exemplo, podemos avaliar, por exemplo, o
crescimento de grandes metrópoles como São Paulo e o Rio de Janeiro.
Figura 16 - Imagem do satélite
Quickbird representa com detalhes
parte do Parque do Ibirapuera na
metrópole de São Paulo.
5.0 Exemplos de aplicações
Observação de mudanças climáticas
O degelo causado pelo aquecimento climático tornou navegável pela
primeira vez a chamada rota do noroeste, que liga os oceanos Atlântico e
Pacífico através do Pólo Norte, segundo observações feitas pelos satélites
da Agência Espacial Européia (ESA).
As observações espaciais da massa polar, iniciadas há quase 30 anos,
nunca tinham registrado que a rota do noroeste - até então congelada –
estivesse aberta para a navegação.
As imagens enviadas pelo satélite Envisat da ESA permitiram agora
constatar que a redução da massa de gelo no Pólo Norte, ligada ao
aquecimento climático, já torna essa passagem navegável.
Figura 17 - Imagens de satélite feitas do Oceano Ártico no início de setembro
de 2007 mostra a abertura de uma nova rota pela passagem noroeste (linha laranja) e
a passagem nordeste (linha azul), apenas parcialmente bloqueada. O cinza escuro
representa as áreas em que não há gelo, enquanto a cor verde indica áreas onde há
presença de gelo (Foto: AFP)
Figura 18 – Esquema de captação de luz solar
Prefeitura usa imagens para multar desmatamento irregular
Mapeamento de cobertura vegetal dos 1.523 km² da cidade;
As câmeras estarão a quase 900 quilômetros de altitude, em órbita
terrestre;
De três em três meses, as fotografias serão atualizadas com as
mudanças ocorridas em bairros
Fotos tiradas por satélites mostram belezas culturais e
naturais do planeta vistas do espaço
Unesco (Organização das Nações Unidas para a Educação, a
Ciência e a Cultura) apresenta em Paris a exposição:
Vista excepcional – O Espaço observa nosso patrimônio mundial
30 fotos em grande formato (2m x 1m)
Imagens feitas pelo Centro Aeroespacial da Alemanha a uma
altura de 700 quilômetros acima da superfície da terra.
Figura 20: Cidade de Chan Chan, no Peru,
construída em barro
Figura 21: Esta foto mostra os intrincados
recortes dos fiordes da Groenlândia
5.0 Exemplos de Aplicações
Os recifes de corais ao sul da
Flórida também são considerados
patrimônio mundial
A cidade de Berlim, na Alemanha,
também aparece como um dos
destaques da exposição
5.0 Exemplos de Aplicações
Parque Nacional de Vulcões, no
Havaí, onde estão dois dos vulcões
mais ativos do mundo.
Entre os locais de beleza natural
considerados patrimônio mundial
está o Monte Quênia.
5.0 Exemplos de Aplicações
A montanha Uluru, no Deserto
Vermelho da Austrália, é considerada
sagrada para os aborígenes
A Lapônia, região ao norte da
Suécia e dentro do Círculo Polar
Ártico, também foi fotografada
pelo Centro Aeroespacial da
Alemanha.
5.0 Exemplos de Aplicações
Satélites dos Estados Unidos ajudam na busca
pelo Airbus
Ao menos dois satélites geoestacionários do sistema DSP
(Defense Support Program), da USAF, fabricados pela Northrop
Grumman constantemente “escaneiam” a superfície da terra com
potentes telescópios infravermelhos em busca de sinais de disparos.
5.0 Exemplos de Aplicações
Imagem do satélite mostra zona de instabilidade na rota do avião
às 02h45 GMT (que corresponde às 23h45 no horário de Brasília).
Avião perdeu contato por volta de 22h de Brasília.
5.0 Exemplos de Aplicações
5.0 Exemplos de Aplicações
5.0 Exemplos de Aplicações
5.0 Exemplos de Aplicações
O único submarino portador de mísseis balísticos da classe “Xia” da
China não está mais na doca seca da base naval em Jianggezhuang,
onde estava desde 2005, passando por um programa de manutenção
geral.
5.0 Exemplos de Aplicações
Imagens de satélite mostram
lago formado após terremoto
na China
5.0 Exemplos de Aplicações
Reconstrução de cidades atingidas pelo tsunami
Um dos serviços importantes em termos de informações georreferênciadas foi criado
em 2003 por meio de um consórcio europeu, com grande participação da Agência Espacial
Européia (ESA).
Os registros feitos por esse serviço, que teve no tsunami no Sudeste Asiático o seu
grande desafio, mostram a importância dos mapas gerados por instituições da França,
Alemanha, Grã-Bretanha, Bélgica e Suécia.
5.0 Exemplos de Aplicações
O banco de imagens sobre o
tsunami, feito a partir de 19 satélites,
reúne hoje cerca de 650 mapas que
mostram o antes e o depois da
catástrofe natural
Praia destruída no Sri Lanka, registrada pelo QuickBird no dia da tragédia.
5.0 Exemplos de Aplicações
 Na ilha de Sumatra, na Indonésia, uma das primeiras áreas
alagadas, mais de 400 grupos trabalham na reconstrução das
casas apenas na principal cidade costeira do local, que tem
quase 14 mil habitantes
 Com a ajuda dos satélites, as ruas e casas de Banda Aceh, a
capital de Sumatra, ficaram bem semelhantes ao que eram
antes.
5.0 Exemplos de Aplicações
Mapeamento de focos de calor
 Quanto mais elevada a temperatura,
maior o risco desse foco de calor
(considerados significativos a partir de
47º centígrados e identificados por mei
de cores) se transformar em um
incêndio, ou seja, sair fora de controle e
tomar grandes proporções;
 Com o cruzamento das imagens de
satélite e mapas pontuando áreas
indígenas, áreas de conservação,
assentamentos, fazendas e estradas, por
exemplo, já se pode ter mais algumas
pistas sobre os possíveis vetores do foc
de calor registrado pelo satélite.
Satélite Noaa-12 | data: 2004/08/18
Estado: Pará
Total imageado: 100% da área
Da área imageada: 30% possíveis nuvens
Focos de calor: 914
Fonte: www.cptec.inpe.br/satelite/metsat/noaa/mosaico12/PA.HTM
6.0 Referências Bibliográficas


http://pbrasil.wordpress.com/2009/06/02/satelites-dos-estados-unidos-ajudam-nabusca-pelo-airbus/
http://www.tecnodefesa.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=72
1:satelites-dos-estados-unidos-ajudam-na-busca-peloairbus&catid=35:noticias&Itemid=55

http://www.mundogeo.com.br/noticias-diarias.php?id_noticia=5294

http://pbrasil.wordpress.com/

http://ultimosegundo.ig.com.br/mundo/2008/05/27/novos_tremores_de_terra_deixa
m_chineses_assustados_1328507.html

http://www.naval.com.br/blog/?p=725

http://www.epamig.br/geosolos/MN_GEO/Satelite.pdf

http://pt.tech-faq.com/satellite-images.shtml&prev=hp

http://www.img.com.br/marketing/intersat/Conceitos_Imagens_Intersat.pdf
7.0 Conclusão
Neste trabalho pudemos ver a importância direta e
indireta do desenvolvimento da tecnologia espacial, onde,
por meio dos exemplos de aplicação, foi mostrado o grande
potencial das imagens de satélite no estudo e
monitoramento dos ambientes terrestres. As informações
obtidas dessas imagens, dão subsídios a órgãos de
planejamento no uso sustentável dos ambientes urbanos e
rurais. Além disso, a crescente disponibilidade gratuita
desses dados na internet facilita seu uso nas escolas e pela
própria sociedade, contribuindo para a conscientização de
problemas da realidade local e regional e no exercício da
cidadania.