Definição de Sensoriamento Remoto
 É a ciência de obtenção de informações acerca de um objeto, área ou
fenômeno, através da análise dos dados obtidos por instrumentos localizados
à alguma distância desses alvos e relacionados de alguma maneira com os
recursos naturais ou ambiente da Terra.
 O efeito mais comumente utilizado para obter essas informações é a energia
eletromagnética que emana dos alvos de interesse, podendo ser medida em uma
ou mais regiões do espectro eletromagnético(bandas espectrais), tais como o
visível e o infravermelho(próximo, médio e termal).
 Essa energia é registrada por sensores remotos, não imageadores tais como
espectrofotômetros ou espectroradiômetros, ou imageadores tais como câmeras
fotográficas, varredores eletro-ótico-mecânicos e radares de visada lateral.
Onda eletromagnética
 O campo elétrico e o campo magnético são perpendiculares entre si e ambos oscilam
perpendicularmente à direção de propagação da onda, como mostra a figura abaixo,
onde E é o campo elétrico e M o campo magnético.
 A velocidade de propagação da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz
(3 x 108 m/s).
 O número de ondas que passa por um ponto do espaço num determinado tempo
define a freqüência (f) da radiação.
 A onda eletromagnética pode também ser caracterizada pelo comprimento de onda 
(lâmbda).
Espectro Eletromagnético
•Ondas de rádio: baixas freqüências e grandes comprimentos de onda. São utilizadas para comunicação a longa distância.
•Microondas: faixa de 1mm a 30 cm ou 3x1011 a 3x109 Hz. Pode-se gerar feixes de radiação eletromagnética altamente
concentrados, chamados radares. Por serem pouco atenuados pela atmosfera, ou por nuvens, permitem o uso de sensores de
microondas em qualquer condição de tempo.
•Infravermelho: grande importância para o Sensoriamento Remoto. Engloba radiação com comprimentos de onda de 0,75
m a 1,0 mm. A radiação I.V. é facilmente absorvida pela maioria das substâncias (efeito de aquecimento).
•Visível: Radiação capaz de produzir a sensação de visão para o olho humano normal. Pequena variação de comprimento de
onda (380 a 750 nm). Importante para o Sensoriamento Remoto, pois imagens obtidas nesta faixa, geralmente, apresentam
excelente correlação com a experiência visual do intérprete.
•Ultravioleta: extensa faixa do espectro (10 nm a 400 nm). Películas fotográficas são mais sensíveis à radiação ultravioleta do
que a luz visível. Uso para detecção de minerais por luminescência e poluição marinha. Forte atenuação atmosférica nesta
faixa, se apresenta como um grande obstáculo na sua utilização.
•Raios X: Faixa de 1Ao a 10 nm (1Ao = 10-10 m). São gerados, predominantemente, pela parada ou freamento de elétrons de
alta energia. Por se constituir de fótons de alta energia, os raios-X são altamente penetrantes, sendo uma poderosa ferramenta
em pesquisa sobre a estrutura da matéria.
•Raios-GAMA: são os raios mais penetrantes das emissões de substâncias radioativas. Não existe, em princípio, limite
superior para a freqüência das radiações gama, embora ainda seja encontrada uma faixa superior de freqüência para a radiação
conhecida como raios cósmicos.
Espectro eletromagnético
Espectro eletromagnético
Comprimentos de onda óticos
Comprimentos de onda óticos
Termal ou
emissivo
Refletido
IV
Visível
0.30 0.38
Próximo
0.72
1.3
IV Distante
IV Médio
3.0
Comprimento de onda (m)
7.0
15.0
Atmosfera terrestre e sua interação com a
radiação solar
Atmosfera terrestre e sua interação com a
radiação Solar

Troposfera






15 a 18km (equador), 2 a 8 km (polos)
80% da massa da atmosfera
Chuva, vento, nuvens, neblina, neve, etc
Temperatura diminui 6 graus a cada 1000 metros
Limitada pela Tropopausa que “aprisiona” as moléculas de água
Estratosfera




Do final da tropopausa até 30km a partir da superfície
Pouco oxigênio e sem umidade
Temperatura aumenta com o aumento da altitude devido à absorção da
radiação ultravioleta (UV) pela camada de ozônio
Limitada pela Estratopausa
Atmosfera terrestre e sua interação com a
radiação Solar

Mesosfera





Início logo após a Estratopausa e pode alcançar 80km a partir da
superfície
Rica em ozônio. A temperatura continua aumentando, podendo chegar a
10 graus centígrados aos 50km da superfície, voltando a decrescer
acentuadamente até atingir –90 graus no topo da camada
Do ponto de vista de SR é importante porque é nela que ocorre a absorção
de quase todas as radiações ultravioleta
Limitada pela Mesopausa
Ionosfera



Espessura aproximada de 600km
Condutividade elétrica alta devido à ionização causada pela radiação
ultravioleta
Reflete ondas de rádio (curtas) permitindo comunicação à grandes
distâncias
Atmosfera terrestre e sua interação com a
radiação Solar

Exosfera
 Zona mais externa da atmosfera
 Chega a 1000km de distância da superfície.
 Predominância do hidrogênio
 Temperatura varia de 2000 graus (dia) a –300 (noite)
Quando a radiação solar penetra na atmosfera terrestre, sofre uma forte
atenuação devido à reflexão, o espalhamento, e a absorção pelos
constituintes atmosféricos, por partículas dispersas e nuvens.
Interações da energia eletromagnética com a atmosfera.
Espalhamento (Scattering) atmosférico é uma difusão aleatória
de radiação por partículas na atmosfera.
Espalhamento Rayleigh (molecular)
Ocorre quando a radiação interage com moléculas atmosféricas e outras partículas minúsculas que são muito
menores em diâmetro do que o comprimento de onda da radiação.
O efeito do espalhamento Rayleigh é inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda.
Portanto, existe uma tendência mais forte a este tipo de espalhamento para os comprimentos de onda menores do que
para os maiores.
Espalhamento Mie
Ocorre quando o diâmetro das partículas atmosféricas é essencialmente igual ao comprimento de onda da radiação.
Vapor d’água e poeira são as maiores causas do espalhamento Mie.
Este tipo de espalhamento tende a influenciar comprimentos de onda maiores do que o espalhamento Rayleigh..
Espalhamento Não-Seletivo
Ocorre quando o diâmetro das partículas atmosféricas são muito maiores do que os comprimentos de onda da
radiação.
Gotas de água, por exemplo, causam este tipo de espalhamento por possuirem diâmetros entre 5 e 100 m e
espalharem todos os comprimentos de onda do visível e do infravermelho próximo e médio igualmente.
Interações da energia eletromagnética com a atmosfera.
Em contraste com o espalhamento, a absorção atmosférica resulta na perda
efetiva de energia para os constituintes atmosféricos.
Vapor d’água, dióxido de carbono e ozônio são os constituintes atmosféricos mais
eficientes na absorção de energia eletromagnética.
Porque estes gases tendem a absorver energia eletromagnética em específicas
bandas do espectro, eles influenciam “onde nos olhamos espectralmente” com
qualquer sistema de sensoriamento remoto.
Janelas Atmosféricas: são regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera é
particularmente transmissiva a energia eletromagnética.
Interações da energia eletromagnética com a
superfície terrestre
EI ( ) = E R ( ) + E A ( ) + E T ( )
EI ( ) = Energia incidente
ER ( ) = Energia refletida
EA ( ) = Energia absorvida
ET ( ) = Energia transmitida
A radiação emitida ao incidir sobre a superfície de outra matéria pode ser
refletida, absorvida ou transmitida. Quando absorvida, a energia é
geralmente reemitida, em diferentes comprimentos de onda.
Geometria da energia refletida
Ângulo de incidência
Ângulo de reflexão
Refletor
especular
ideal
Refletor
especular
quase perfeito
Refletor
difuso quase
perfeito
Refletor
difuso
ideal
(superfície
lambertiana)
A maneira como a energia é refletida depende da rugosidade da superfície dos
objetos.
Refletores especulares são superfícies planas que refletem como espelhos, onde o
ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.
Refletores difusos (ou lambertianos) são superfícies rugosas que refletem
uniformemente em todas as direções.
Resposta espectral dos alvos naturais
50
Vegetação
R
E
F
L
E
C
T
Â
N
C
I
A
Solo Arenoso
40
30
20
Solo
Argiloso
Água de
Rio Turvo
10
(%)
Água de Rio Límpido
0
COMPRIMENTO DE ONDA (MICROMETROS)
.5
.6
.7
.8
.5
.6
.7
.8
4
5
2
1
1.0
1.1
1.5
1.6
.76
.68 .69
3
.51
.75
1.55
TM (LANDSAT 4 e 5)
RBV (LANDSAT 1 e 2)
RBV (LANDSAT 3)
XS
SPOT
P
IV Termal
8.0
9.0 10.0 11.0 12.0 13.0
8.0
.83
2
IV Médio
1.8
MSS (LANDSAT 1,2,3,4 e 5)
.9
4
1.7
1.1
7
3
.48 .52
.9
6
.45 .52 .6
1
IV Médio
IV Próximo
Visível
.4
1.75
5
2.08
8 (apenas LANDSAT 3)
2.35
7
12.6
10.3
12.5
6
Resposta espectral da vegetação
Pigmento
da Folha
Estrutura
da Célula
}
Fator dominante
controlando a reflectância
da folha
Conteúdo de Água
80
70
60
Reflectância (%)
Absorção
de Água
Absorção de
Clorofila
}
50
Bandas primárias de absorção
40
30
20
10
0
0.4
0.6
0.8
1.0
1.4
1.6
1.2
1.8
2.0
Comprimento de Onda ( m)
Visível
IV Refletido
IV Próximo
IV Médio
2.2
2.4
2.6
}
Região Espectral
Fatores que afetam a reflectância da vegetação

Fatores Morfológicos






Densidade da cobertura vegetal
Densidade de plantio
Largura da folha
Distância entre folhas
Inserção foliar
Fatores Fisiológicos





Idade da planta
Déficit Hídrico
Tipo e espessura das folhas
Nutrientes
Conteúdo de água na folha
Fatores que afetam a reflectância da vegetação
Outros fatores
1. Reflectância efetiva de fundo (background, solo,
rocha, folhas mortas, sombra)
2. Ângulo de iluminação solar
3. Azimute do sol
4. Ângulo de visada
Solos
Fatores que afetam a reflectância dos solos
1. Umidade (maior umidade causará uma menor reflectância
através da porção refletida do espectro eletromagnético);
2. Conteúdo de matéria orgânica ( um aumento em matéria
orgânica causará uma diminuição da reflectância);
3. Quantidade de óxido de ferro (um aumento em óxido de
ferro causará uma diminuição de reflectância);
4. Porcentagem relativa de argila, silte e areia (uma
diminuição do tamanho das partículas aumentará a
reflectância);
5. Características de aspereza da superfície dos solos (uma
diminuição na aspereza da superfície causará um aumento do
nível de reflectância).
Fatores que afetam a reflectância dos solos

Óxidos de Ferro

Em geral, os óxidos de ferro absorvem bastante a energia
eletromagnética da região do infravermelho próximo (com
máximo de absorção em torno de 900 nm). A quantidade de
energia absorvida depende da quantidade do óxido de ferro.
Assim, para solos contendo maiores teores de óxidos de ferro,
como os Latossolos Ferríferos e os Latossolos Roxos, os espectros
de energia refletida, principalmente, na região do infravermelho
próximo, são bastante atenuados em razão da presença do óxido
de ferro, que sobrepuja as influências dos demais parâmetros do
solo.
Fatores que afetam a reflectância dos solos

Matéria Orgânica



A composição e o conteúdo de matéria
orgânica no solo são reconhecidamente
fatores de forte influência sobre a
reflectância dos solos. À medida que o
teor de matéria orgânica aumenta, a
reflectância do solo decresce no intervalo
de comprimento de onda de 400 a 2500
nm.
Quando o teor de matéria orgânica no
solo excede a 2,0 %, ela desempenha um
papel importante na determinação das
propriedades espectrais do solo. Quando
o teor é menor de 2,0%, outros
constituintes do solo passam a ser mais
influentes no comportamento espectral
do solo do que a matéria orgânica.
Na Figura ao lado são mostradas três
curvas espectrais, obtidas de solos com
materiais orgânicos em diferentes
estádios de decomposição; ou seja,
materiais sápricos (altamente
decompostos), materiais hêmicos
(moderadamente decompostos) e
materiais fíbricos (fracamente
decompostos).
Fatores que afetam a reflectância dos solos

Rugosidade e Formação de Crosta Superficial
 Logo nas primeiras pesquisas sobre sensoriamento remoto em solos, foi possível
reconhecer a presença de formação de crostas superficiais em áreas desnudas, pela
diferença no comportamento espectral dessas áreas em relação às adjacentes do mesmo
tipo de solo. A formação de crosta faz com que solos úmidos apresentem um
comportamento espectral de solo seco. Solos com presença de crosta apresentam maiores
valores de reflectância na região espectral de 430 a 730 nm, em relação àqueles cujas
crostas foram desfeitas. Este fato foi mais tarde evidenciado em estudos sobre
identificação e mapeamento de solo preparado para plantio, na região de Ribeirão Preto,
SP.
 Nestes estudos foram utilizados dados do MSS (Multispectral Scanner Sensor) do
Landsat, bandas 6 e 7 (visível e infravermelho próximo) e fotografias aéreas falsa cor,
escala aproximada 1:20.000. Durante as fases de interpretação dos dados de satélite e de
fotografias aéreas, os autores notaram que certas áreas preparadas para plantio
apresentaram, nos dados do Landsat (banda 4) dois tons de cinza bastante distintos: um
bem escuro, proveniente da maior absorção da radiação nesta faixa, pela presença de
óxido de ferro e outro mais claro, embora fosse o mesmo solo. Após a verificação de
campo, constataram a presença de crostas no solo exatamente onde a tonalidade de cinza
era mais clara. Neste caso, a formação de crostas estava associada à diferença de tempo
entre o preparo do solo, nestas áreas, e o período de coleta dos dados do satélite.
 Por outro lado, durante o preparo do solo, principalmente no período de aração, é comum
a formação de torrões. Este fato, gera sobre o solo uma certa rugosidade do terreno, o que
se pressupõe interferir na reflectância do mesmo. Essa rugosidade pode causar efeitos
tanto de espalhamento como de sombreamento.
Fatores que afetam a reflectância dos solos

Umidade do Solo

Solos úmidos, em geral,
apresentam uma reflectância
menor que os secos, na faixa
de comprimento de onda de
400 a 2600 nm. Para ilustrar,
na figura ao lado são
mostrados várias curvas
espectrais de solos contendo
diferentes porcentagens de
água. É possível observar
ainda que todas elas
apresentam bandas de maior
absorção pela água em 1400
nm, 1900nm e 2200 nm.
Fatores que afetam a reflectância dos solos

Distribuição do Tamanho de Partículas




Conforme consta na Tabela 3.1, os solos são formados por partículas de diferentes
tamanhos. Entretanto, a caracterização textural de um solo é feita em função das
frações areia, silte e argila. Observando os valores de areia (2 a 0,05 mm), silte
(0,05 a 0,002 mm) e argila (< 0,002 mm), nota-se que cada uma dessas frações pode
estar no solo em diferentes tamanhos compreendidos nestes intervalos,
consequentemente, um solo pode apresentar reflectância espectral diferente de outro
solo da mesma classe por dois motivos: concentração e tamanho das partículas que
compõem os solos.
Por outro lado, o arranjo físico e a agregação dessas partículas proporcionam ao
solo uma estrutura. A textura e a estrutura são responsáveis pela quantidade e
tamanho dos espaços porosos no solo, que são ocupados pela água e o ar. No caso
de um solo ideal para cultivo, sem problema com excesso de umidade, o ar ocupa
os poros maiores que 5 mm e a água poros menores que 5 mm.
A fração argila é a mais ativa quimicamente e pode ser constituída por minerais
secundários, como a caulinita, montmorilonita e por sesquióxidos de alumínio e
ferro.
Nota-se que cada constituinte do solo interage com a radiação eletromagnética,
diferentemente do outro. Porém, é sempre bom lembrar que no solo esses minerais
não ocorrem isoladamente e, sim, formando o complexo solo. Desta forma, fica
evidente que a energia refletida por um solo é a soma integrada de todas as energias
refletidas pelos diferentes componentes do solo.
Água
Fatores que afetam a reflectância da água



A reflectância da água do rio Tietê é
típica de água com elevada
concentração de material inorgânico
em suspensão, com acentuada
reflectância na faixa do vermelho,
indicando baixa absorção da energia
nesta região espectral.
A água do rio Piracicaba apresenta uma
reflectância bastante baixa, com pico
de máxima reflectância na região do
verde (± 23%). Este fato, é um
indicador forte da presença de material
orgânico em suspensão.
A reflectância da água, obtida no corpo
central do reservatório de Barra Bonita,
onde as águas dos dois rios já estão
misturadas, mostra claramente a
transição entre os dois espectros
anteriores.
Assinatura Espectral ou Padrão de Resposta
Espectral
 Os processos de emissão, absorção, reflexão e transmissão ocorrem
simultaneamente e suas intensidades relativas caracterizam a matéria em investigação.
Dependendo das características físicas e químicas da mesma, os quatro processos
ocorrem com intensidades diferentes em diferentes regiões do espectro.
 Esse comportamento espectral das diversas substâncias tem sido denominado de
assinatura espectral e vem sendo utilizado em Sensoriamento Remoto para
distinguir diversos materiais entre si.
 Entretanto, deve ser reconhecido que uma assinatura espectral única e imutável não
existe.
 Em vez disso, em qualquer ponto no tempo, numa área geográfica particular, podem
existir padrões de resposta espectral mensuráveis dos vários tipos de vegetação que
são combinações da emitância e reflectância da própria vegetação, do solo, efeitos de
sombra devido a diferenças em densidade ou padrões de cultivo, que no total são
distintivas o bastante para permitir que os vários tipos de vegetação de interesse sejam
identificados.
Variáveis da geometria de aquisição de dados que
afetam as medidas de reflectância
ZÊNITE
SATÉLITE, ALTITUDE H
SOL
V
Z
Z
= ÂNGULO SOLAR
ZENITAL
=ÂNGULO DE VISADA
V
IFOV DO SENSOR
= ÂNGULO AZIMUTAL
Fatores que afetam a detectabilidade
de feições no terreno
1. Resolução Espacial do Sensor
2. Contraste entre a feição e o seu “background”
3. Orientação da feição em relação as linhas de
varredura
4. Relação sinal-ruído dos detectores
5. Taxa de amostragem do sensor
6. O processo de digitalização
Definição de Campo de Visada Instantâneo
(Instantaneous Field of View - IFOV)
Onde H é a altura da órbita do satélite
é o tamanho do detector
f é a distância focal do sistema óptico
IFOV = Hd
f
DETECTOR
DETECTOR
f
f
IFOV
ANGULAR
ÓTICA
IFOV
ANGULAR
H
FUNÇÃO
ESPALHAMENTO
DE PONTO
IFOV
GEOMETRIA DO CAMPO
DE VISADA INSTANTÂNEA
(NA PRÁTICA f<<H)
MEIA
AMPLITUDE
IFOV
“ESPALHAMENTO DE PONTO”
DO CAMPO DE VISADA
INSTANTÂNEA
Constraste Simultâneo
Órbita do Landsat sincronizada com o sol
Espaçamento entre órbitas adjacentes do Landsat
Temporização das órbitas do Landsat
Características dos satélites LANDSAT e SPOT
Órbita
Período
Altitude
Cruzamento
Ciclo
Órbita adj.
Órbita suc.
Landsat 4 e 5
SPOT 1 e 2
Circular
98,2 graus
heliosíncrono
99 minutos
Circular
98,7 graus
heliosincrono
97 minutos
705 km
832 km
9:45 horas
10:39 horas
16 dias
26 dias
172 km
108 km
2.750 km
2.700 Km
Características do Satélite LANDSAT - Sensor TM
Canal
Faixa Espectral (um)
Principais aplicações
Mapeamento de águas costeiras
1
2
0.45 - 0.52
0.52 - 0.60
Diferenciação entre solo e
vegetação
Diferenciação entre vegetação
coníferas e decíduas
Reflectância de vegetação verde
sadia
Absorção de clorofila
3
0.63 - 0.69
4
0.76 - 0.90
5
1.55 - 1.75
Delineamento de corpos d'água
Medidas de umidade da
vegetação
10.4 - 12.5
Diferenciação entre nuvens e
neve
Mapeamento de estresse térmico
em plantas
2.08 - 2.35
Outros mapeamentos térmicos
Mapeamento hidrotermal
6
7
Diferenciação de espécies
vegetais
Levantamento de biomassa
Características do Satélite SPOT - Sensor HRV
Canal
1
Faixa Espectral(um)
0.50 - 0.59
Principais aplicações
Reflectância de vegetação verde
sadia
Mapeamento de águas
Absorção da clorofila
2
3
Pan
0.61 - 0.68
Diferenciação de espécies vegetais
0.79 - 0.89
Diferenciação de solo e vegetação
Levantamento de fitomassa
0.51 - 0.73
Delineamento de corpos d'água
Estudo de áreas urbanas
Padrão de varredura ótica do Thematic Mapper e
projeção do IFOV na superfície terrestre
Sensoriamento Remoto Hiperespectral
Composição de cores
Composição Aditiva de Cores
Composição Subtrativa de Cores
Composição colorida de imagens do Landsat-TM
Imagem de radar (SIR) de Manaus
Aplicações Usuais do Sensoriamento Remoto
• Prospecção mineral e de petróleo
• Cartografia
• Planejamento e monitoramento do uso do solo
• Manejamento de pastagens e florestas
• Agricultura
• Recursos hídricos
• Controle de poluição
• Monitoramento ambiental