Introdução ao Sensoriamento Remoto
Prof. Vinícius Nogueira Fróes
Disciplina: Topografia – Engenharia Civil
O que é Sensoriamento Remoto?
Sensoriamento remoto (SR) é a arte e a ciência de obter informações
sobre um objeto sem estar em contato físico direto com o objeto. O
SR pode ser usado para medir e monitorar importantes características
biofísicas (biológicas e físicas) e atividades humana na Terra.
Sensoriamento
Obtenção de dados
Remoto
Distante
Breve Histórico
Evolução dos sensores e satélites de Sensoriamento Remoto.
Principais Satélites de Observação da Terra
EROS
IKONOS
Kompsat
ORBVIEW-3
QuickBird
Landsat-5
IRS
Spot-4
CBERS
ENVISAT
Spot-5
EOS-AM-1/TERRA
JERS-1
ERS-1
Fontes de Radiação Eletromagnética
 A principal fonte de radiação é o Sol. No entanto,
existem os sistemas de radares que possuem energia
própria para imageamento dos alvos na superfície
terrestre.
 Sensoriamento Remoto está intimamente ligado à
medida da Radiação Eletromagnética (REM)
refletida ou emitida dos alvos da superfície
terrestre, bem como ao tratamento e à
disponibilização dessa informação numa forma
passível de ser interpretada.
Violita
Azul
Verde
Amarelo
Laranja
Pela equação E=h.c/ʎ a energia (E) é inversamente
proporcional ao comprimento de onda (ʎ).
Vermelho
Resposta Espectral dos Alvos
Coleta de Dados
Dados in situ e de Sensoriamento
Remoto
Nível orbital
Nível Suborbital
(aeronave)
Medições In Situ
(campo/laboratório)
(satélite)
Sistemas Sensores
Conceito
Os sensores são as “máquinas
fotográficas” dos satélites.
Têm por finalidade captar a
REM
(Radiação
Eletromagnética) proveniente
da superfície terrestre, e
gerar informações que possam
ser transformada num produto
passível de interpretação
(imagens).
Sistemas Sensores
Coleta de Dados de Sensoriamento
Remoto
Os dados se sensoriamento remoto são coletados
usando sistemas SENSORES PASSIVOS ou ATIVOS.
 Sensores passivos ou ópticos: utilizam apenas a
REM (Radiação Eletromagnético) natural refletida ou
emitida a partir da superfície terrestre. A luz solar é a
principal fonte de REM dos sensores passivos (TM,
SPOT, ASTER, CBERS, IKONOS, etc.
 Sensores ativos: estes sistemas utilizam REM
artificial produzida por sensores ativos, tais como os
micro-ondas (RADAR, LIDAR ou SONAR), cuja energia
é gerada pelo próprio equipamento e depois registra a
quantidade de fluxo radiante espalhado de volta em
direção ao sistema sensor.
Coleta de Dados de Sensoriamento
Remoto
PASSIVO
T0
ATIVO
T1
SOL
RAIOS
SOLARES
RADIAÇÃO
Fases de aquisição de dados de sensores passivos e
ativos
Sistemas Sensores
Quando ao Tipo de Produto
Imageadores:
fornecem uma imagem
superfície observada como resultado.
Ex. sistemas digitais e fotográficos.
da
Sistemas Sensores
Quando ao Tipo de Produto
Não-imageadores:
não geram imagem da
superfície observada. Ex.: Espectrorradiômetros
(assinatura espectral) e radiômetros (saída em
dígitos ou gráficos). Essenciais para aquisição de
informações precisas sobre o comportamento
espectral dos objetos.
Fase de coleta dos dados
Representação dos dados
SISTEMAS SENSORES
Nível Suborbital: Aeronaves
Entre os principais equipamentos sensores aerotransportados, existem as
câmeras fotográficas, os imageadores (scanners) e os radares.
SISTEMAS FOTOGRÁFICOS
• É o sistema sensor mais
Sistema de aerolevantamento e
exemplos de fotografias aéreas
antigo que existe;
• A imagem é formada por um
fluxo contínuo da radiação
refletida pelo objeto (analógico)
(Ex.: Câmara fotográfica aérea,
sensor de microondas).
• A energia reage com haletos
de prata, o filme.
No SR, os sistemas fotográficos mais utilizados são aqueles
aerotransportados, como é o caso das câmeas métricas. Os produtos
obtidos por estes sistemas são as fotografias aéreas, que podem ser
pancromáticas (preto-e-brancas) ou coloridas (normal ou falsa-cor).
SISTEMAS SENSORES
Nível Orbital


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.
ÓRBITA HELIOSÍNCRONA
POLAR
(sun-synchronous)
Satélites de
Recursos
Naturais
ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA
(geosíncrona)
Satélites de
Metereológicos
O que é uma Imagem ?
Expressa, de forma quantitativa, a média da energia refletida ou
emitida pelos alvos numa área da superfície da Terra, num dado
intervalo de tempo, em determinados comprimentos de ondas
do espectro eletromagnético.
Imagens de satélite
Características das Imagens de
Sensoriamento Remoto
As imagens de satélites coletadas por sensores remotos possuem
algumas características que as diferenciam de outras imagens digitais
e que são essenciais para se entender os fundamentos do
processamento digital. Entre essas características estão:
1. Estrutura
2.
Resolução
Estrutura
Coluna
s
Características das Imagens
As estruturas das imagens de
sensoriamento
remoto
são
constituídas por um arranjo de
elementos sob a forma de uma
matriz, de dimensões “x” linhas
por “y” colunas, com cada
elemento possuindo um atributo z
(nível de cinza).
PIXEL
25
5
Linha
s
O nome dado a cada cela da matriz é pixel, derivado
do inglês "picture element". Deve ser ressaltado que o
nível de cinza de um pixel (também conhecido em
inglês por DN, de “digital number”) corresponde
sempre à média da intensidade da energia refletida
ou emitida pelos diferentes materiais presentes nesse
pixel.
Colunas
Estrutura da
Imagem
30m
Linhas
Pixel
Z
30 m
Tipos de Resoluções
Existem quatro resoluções que permitem diferenciar
os produtos ou imagens geradas pelos diferentes
sensores remotos a bordo de satélites, estas são:
Resoluções
Parâmetros
ESPACIAL
Tamanho do pixel
ESPECTRAL
Número de bandas
TEMPORAL
Freqüência de passagem
RADIOMÉTRICA
Níveis de cinza
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.
Resolução Espacial
A resolução espacial é determinada pela capacidade
do detector em distinguir objetos na superfície
terrestre. Em geral, a resolução espacial de um
detector é expressa em termos do seu campo
instantâneo de visada ou IFOV ("instantaneous field
of view").
O IFOV define a área do terreno focalizada a uma
dada altitude pelo instrumento sensor. De uma
forma simplificada, o IFOV representa o tamanho do
pixel. A dimensão do pixel da imagem é denominada
de resolução espacial. Quanto menor a dimensão
do pixel, maior é a resolução espacial da imagem.
Imagens de maior resolução espacial têm melhor
poder de definição dos alvos terrestres.
Resolução Espacial
Resolução Espacial no S.R. Orbital
20 anos de evolução tecnológica
Sistema de alta resolução
espacial
Sistema de alta resolução
espacial
Goiânia – Av. Independência e Marginal
Sistema de alta resolução
espacial
Resolução Espectral
Resolução espectral é o número e a dimensão
(tamanho) de intervalos de comprimento de ondas
específicos (chamados de bandos ou canais) no
espectro eletromagnético aos quais um instrumento
de sensoriamento remoto é sensível.
Resolução Espectral
Quanto mais estreita for
a banda espectral maior
será
a
resolução
espectral do sensor.
Na Figura ao lado, o
primeiro sistema sensor
(cor vermelha) tem um
grande número de bandas
espectrais e uma grande
sensibilidade espectral. O
outro
sistema
sensor
(azul),
possui
poucas
bandas e uma menor
sensibilidade espectral.
Comparação de Tecnologias
Espectrais
Resolução Temporal
A resolução temporal é o intervalo de tempo
que o sistema demora em obter duas imagens
consecutivas da mesma região sobre a Terra
(exemplo: 16 dias, 2 dias, etc.)
• É função de características orbitais do satélite
(altura, velocidade, inclinação) e ao ângulo
total de abertura do sensor.
• A resolução temporal é de grande interesse
especialmente em estudos relacionados a
mudanças na superfície terrestre e no seu
monitoramento.
Resolução Radiométrica
A resolução radiométrica é dada pelo número de níveis digitais,
representando níveis de cinza, usados para expressar os dados
coletados pelo sensor. Quanto maior o número de níveis, maior é a
resolução radiométrica.
Resolução = 2 bits =
22 = 4 níveis de cinza
Resolução = 8 bits =
28 = 256 níveis de
cinza
Resumo das resoluções
Alguns Sensores Atuais
LANDSAT-1

O
LANDSAT-1
foi
o
primeiro
satélite
destinado as estudo dos
recursos naturais;

Este satélite carregava
um sensor chamdo MSS –
Multi Spectral Scanner;

O MSS possuía 4 bandas –
uma na região do verde,
vermelho e outras duas no
infravermelho;

A resolução espacial era
80 x 80 m;
LANDSAT-4 & 5

O LANDSAT-4 foi lançado em 1892;

Além do MSS ele carregava o TM – Thematic Mapper;

Por problemas com os componentes elétricos ele foi
desativado;

Foi substituído pelo LANDSAT-5;
LANDSAT - 7

O TM possui 7 bandas
espectrais;

Inclui bandas do azul,
verde, vermelho e
infravermelho,

Sendo
uma
no
infravermelho próxim,
duas no infravermelho
médio, e uma no
infravermelho termal.
Landsat – Principais Aplicações
• Acompanhamento do uso agrícola das terras;
• Apoio ao monitoramento de áreas de preservação;
• Atividades energético-mineradoras;
• Cartografia e atualização de mapas;
• Desmatamentos;
• Detecção de invasões em áreas indígenas;
• Dinâmica de urbanização;
• Estimativas de fitomassa;
• Monitoramento da cobertura vegetal;
• Queimadas Secas e inundações ;
• Sedimentos em suspensão nos rios e estuários.
Landsat – Exemplos
Landsat – Exemplos
Região Metropolitana de São Paulo
SPOT

Foi lançado em 1986;

Possui 3 bandas: verde, vermelho e infravermelho próximo;

Resolução espacial 20 x 20 m;

Possui outro sensor que atua na região do visivel: banda
pancromática, resolução 10 x 10m;
SPOT
SPOT,
está
atualmente
comercializando
dados
de
Modelos Numéricos de Terreno
(MNT ou DEM) por km2.
IKONOS

Foi o primeiro satélite comercial a produzir imagens com
resolução de 1m;

Foi lançado em 1999 e tornou-se operacional em 2000;

O sensor a bordo possui 5 bandas:uma pancromática (4m), 3 no
vísivel e uma no infravermelho próximo;

Sua resolução temporal é de 2 a 3 dias.
CBERS

O satélite CBERS (China Brazil Earth Resources
Satellite) é fruto da cooperação entre Brasil e
China.

Ele foi lançado em 1999, projetado para cobertura
global contendo câmaras para observação óptica e
um sistema de coleta de dados ambientais.

Ele possui três tipos de sistemas sensores de
coleta de dados de sensoriamento remoto para
recursos naturais: o sensor CCD, o IRMSS e o WFI.
CBERS – Exemplos
São Sebastião – Ilha Bela/SP
Região de Ribeirão Preto/SP
CBERS – Exemplos