Sensoriamento Remoto e
Processamento Digital de
Imagens
Iana Alexandra Alves Rufino
Conceito: Sensoriamento Remoto
A ciência e a arte de obter informação
sobre um objeto, área ou fenômeno
através da análise de dados adquiridos
por um instrumento, que não entra em
contato direto com o objeto, área ou
fenômeno em investigação.
Sensoriamento
Obtenção de dados
Remoto
Distante
Sensoriamento Remoto
Satélites, câmaras,
telescópios e até
nossos olhos são
ferramentas utilizadas
para analisar objetos
à distância.
Princípios do SR

Em geral, o SR basea-se na coleta e na
análise da radiação emitida pela FONTE DE
ENERGIA e refletida pela superfície terrestre;

Fontes de Energia em SR
◦ Naturais:
Luz do sol e o calor emitido pela superfície da
terra
◦ Artificiais:
Flash de uma máquina fotográfica, sinal
produzido por um radar, etc.
Princípios do SR
Passos para o estudo do Sensoriamento Remoto.
Espectro Eletromagnético
No SR deve ter uma fonte de energia para iluminar o
objeto . A esta energia dá-se o nome de radiação
eletromagnética.
A radiação eletromagnética se propaga em forma de
ondas eletromagnéticas com a velocidade da luz
É medida em freqüência (Hertz) e comprimento de onda
(metros)
Espectro Eletromagnético
O espectro representa a distribuição da
radiação eletromagnética, por regiões;
 Essas segundo o comprimento de onda e a
freqüência;


Nossa principal fonte de radiação é o sol.
Espectro Eletromagnético



Nossos "sensores" remotos - podem detectar parte do espectro
visível. É uma pequena porção do espectro
Há muita radiação ao redor de nós que é "invisível" aos nossos
olhos;
Mas, pode ser detectada através de outros instrumentos de
sensoriamento remoto.
Onda Eletromagnética(Fonte: Lillesand e Keifer, 1995)
picos
Campo elétrico

c
Direção de propagação
Campo magnético
f
vales
c = .f
( = comprimento de onda - distância entre dois picos ou dois vales consecutivos;
f = frequência - número de ciclos por segundo a partir de um ponto fixo; c = velocidade da luz)
Espectro Eletromagnético
10-10
10-8 10-4 10-1
1 102 103
104
105 106 109 µm
(A)

Violeta
(B)
Azul
Verde
Amarelo
Laranja
Vermelho
µm
(A) Espectro Eletromagnético;
(B) Padrão espectral da interação da vegetação, solo e água com a
energia eletromagnética
Espectro Eletromagnético
Interação da Energia com a Terra


De toda radiação solar que chega à Terra, somente
50% atinge a superfície, devido a interferências de
gases existentes na atmosfera;
Existem formas básicas de interação da radiação
solar que atinge a superfície terrestre:
◦ Reflexão;
◦ Absorção;
◦ Transmissão;

Os objetos da superfície terrestre como a
vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e
transmitem radiação eletromagnética em
diferentes proporções;
Grandezas Radiométricas

Os alvos ao interagir com a REM produzem
variações espectrais significantes.
◦ Por exemplo, uma folha de uma planta tem cor verde por
refletir predominantemente a cor verde, absorvendo
mais os outros comprimentos de onda.
◦ Esta interação não ocorre somente na região do visível,
mas pode ser encontrada ao longo de todo o espectro
eletromagnético.

O padrão de resposta espectral, também conhecido
como assinatura ou resposta espectral
Interação da Energia com a Terra
FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA
PIGMENTAÇÃO
70
EST. CELULAR
PRESENÇA DE ÁGUA
Absorção da REM
Solo
Pela clorofila
Vegetação
Água
Reflectancia espectral (%)
60
50
Absorção da REM pela
água presente
40
na vegetação e no
solo
30
20
0,4
10
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Comprimento de onda (m)
VISÍVEL INFRAVERMELHO
0
2,2
2,4
2,6
INFRAVERMELHO MÉDIO
PRÓXIMO
Curvas características da refletância espectral da vegetação verde,
solo nu seco e água limpa.
Reflectância Espectral - Água
Açude Mãe
D'Água
Açude
Coremas
Complexo Coremas/Mãe D'Água
A - Imagem TM/Landsat-5 banda 3 (imagem da região do
visível - vermelho)
O açude Coremas
apresenta alta refletância
(tonalidade de cinza claro)
devido à presença de
material em suspensão
enquanto que o açude Mãe
D'Água apresenta boa
transmitância (cinza escuro)
A
B - Imagem TM/Landsat-5 banda 4 (imagem da região do
infravermelho próximo)
Açude Mãe
D'Água
B
Açude
Coremas
Ambos os açudes
apresentam alta absorção e
transmitância da REM.
Reflectância Espectral - Solo

Depende de vários fatores, complexos, variáveis e interrelacionados, tais como:
◦ Umidade;
◦ Composição granulométrica;
◦ Rugosidade da superfície;
◦ Presença de óxido de ferro e presença de matéria
orgânica, dentre outros.
FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA
Solo
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Comprimento de onda (m)
2,0
2,2
Banda 1
azul/verde
–
região espectral do
(0,45 m – 052m)
Banda 3 – região espectral do
vermelho (0,63m – 0,69m)
Banda 5 – região espectral do infravermelho
médio (1,55 m – 1,75 m)
Banda 2 – região espectral do verde
(0,52m – 0,60m)
Banda
4
–
região
espectral
do
infravermelho próximo (0,76m – 0,90m)
Imagens Landsat - 5 do
litoral norte do estado do
Rio Grande do Norte de
17 de junho de 1989.
Banda 7 – região espectral do infravermelho
médio (2,08m – 2,35m)
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Banda 5
Banda 6
Banda 7
Banda 8
Sensores e Satélites

Sensores Remotos
◦ Olho humano = sensor natural;
◦ Sensores artificiais = permitem obter
dados de regiões de energia invisível ao
olho humano;
 Sensores óticos = dependem da luz do sol (a
cobertura de nuvens é uma limitação);
 Radares = produzem uma fonte de energia
própria (as condições meteorológicas não
interferem na captação);
Sensores e Satélites
Para que um sensor possa coletar e
registrar a energia refletida ou emitida
por um objeto ou superfície, ele tem que
estar instalado em uma plataforma
estável à distância do objeto ou da
superfície que esteja sendo observada.
O resultado é uma série de "fatias" da
superfície, que juntas produzem a imagem
final.
(Exemplo: o radiômetro dos satélites
NOAA gira a uma velocidade de 120 LPM
(linhas por minuto) e cada linha lê
aproximadamente 4 mil km de superfície
com 1 km de largura).
Sensores e Satélites
Sensores e Satélites
Características

O caminho seguido por um satélite é
chamado de sua órbita

Satélites são projetados em órbitas
específicas para atender às características
e objetivo do(s) sensor(es) que eles levam

Resolução espacial: mede a menor
separação angular ou linear entre dois
objetos. E é diferente para cada sensor
Processamento Digital de Imagens
Definição:
“Manipulação de uma imagem por computador
de modo onde a entrada e a saída do processo
são imagens”
Processar uma imagem
Usar operações matemáticas para alterar os valores dos
pixels de uma ou mais imagens;
Melhorar a qualidade da imagem para que o observador
“veja melhor”;
Melhorar a qualidade da imagem para preparar a imagem
para ser analisada pelo próprio computador (análise de
imagens)
Processamento Digital de Imagens

Inclui diversas áreas como:
Análise de recursos naturais;
 Meteorologia;
 Transmissão digital de sinais de televisão ou facsímile;
 Análise de imagens biomédicas;
 Análise de imagens metalográficas e de fibras
vegetais;
 Obtenção de imagens médicas por ultra-som,
radiação nuclear ou técnicas de tomografia
computadorizada;
 Automação industrial: sensores visuais em robôs.

Processamento Digital de Imagens

Realce de Contraste
Processamento Digital de Imagens

Redução de Ruído
Processamento Digital de Imagens

Técnicas de PDI:
 permitem analisar uma cena nas várias regiões
do espectro eletromagnético;

extraem informação quantitativa da imagem;

realizam medidas impossíveis de serem obtidas
manualmente;

possibilitam a integração de vários tipos de
dados, devidamente georeferenciados.
Processamento Digital de Imagens
223
223
180
205
30
223
180
180
90
205
223
205
205
30
30

Cada célula tem sua localização definida em um sistema de
coordenadas (x,y);

Cada célula possui um atributo numérico “z” que é o nível de
cinza (DN – digital number);

O DN de uma célula representa a intensidade de energia
eletromagnética (refletida ou emitida) medida pelo sensor;
Processamento Digital de Imagens


O sistema visual humano não é muito sensível a variações de
intensidade (no máximo 30 diferentes tons de cinza);
O computador consegue diferenciar qualquer quantidade de
níveis de cinza:
imagens de 8 bits – 28=256 níveis de cinza,
imagens de 10 bits – 210=1024 níveis de cinza, etc.
Etapas - PDI
Pré-Processamento
Realce
Classificação
Pré-Processamento
Refere-se ao processamento inicial de dados brutos
para calibração radiométrica da imagem, correção de
distorções geométricas e remoção de ruído.
Realce
Visa melhorar a qualidade da imagem, permitindo uma melhor
discriminação dos objetos presentes na imagem. As técnicas de
realce mais comuns em PDI são: realce de contraste, filtragem,
operação aritmética, transformação IHS e componentes principais.
Classificação
Na classificação são atribuídas classes aos objetos
presentes na imagem.
“ Classificação é o processo de extração de
informação em imagens para reconhecer padrões e
objetos homogêneos e são utilizados em
Sensoriamento Remoto para mapear áreas da
superfície terrestre que correspondem aos temas de
interesse.”
Cena 214/065 do sensor TM
LANDSAT 5
(1989)
Composição Colorida RGB (Bandas 4,5 e 2)
Campina Grande - PB
Composição Colorida RGB com realce
linear (Bandas 4,5 e 2)
Cena 214/065 do sensor TM
LANDSAT 7
(24/07/2000)
Composição Colorida RGB com realce
linear (Bandas 5,4 e 3)
Campina Grande - PB
Classificação
de Padrões