NOÇÕES BÁSICAS DE
SENSORIAMENTO REMOTO
Sumário
1. Conceitos básicos
2. Breve histórico
3. Radiação Eletromagnética
4. Interações da REM com alvos
5. Satélites e sensores
6. Imagem digital
1. Conceitos Básicos
Conjunto de atividades cujo objetivo é a caracterização de
algumas propriedades de alvos, através da detecção,
registro e análise do fluxo de energia radiante, por eles
refletido ou emitido (Lillesand; Kiefer, 1987).
É a utilização de sensores para aquisição de informações
sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto
entre eles (Rosa, 1995).
Método que utiliza a radiação eletromagnética (REM) como
meio de detectar e medir algumas características dos alvos
(objetos) de interesse (Wolf; Dewitt, 2000).
1. Conceitos Básicos
Satélites, câmaras,
telescópios e até
nossos olhos são
ferramentas
utilizadas para
analisar objetos à
distância.
2. Breve Histórico
• A origem do SR vincula-se
surgimento da fotografia aérea;
ao
• Assim, a história pode ser divida em
dois períodos:
– 1860-1960
– 1960- aos dias atuais

O SR é fruto de um esforço
multidisciplinar que integra os avanços
na Matemática, Física, Química,
Biologia, Computação, entre outras.
2. Breve Histórico
• As fotografias foram os
primeiros produtos do SR
• 1859: Descoberta
processo fotográfico
• Pouco depois câmaras
começaram a ser
montadas em balões de ar
quente.
• Tal técnica foi usada
durante a Guerra Civil dos
EUA (1862) para
reconhecimento do
território.
2. Breve Histórico
• 1890: Foguetes foram
lançados para obter fotos
aéreas, mas com baixa
resolução;
• 1909: Inicia-se a foto tomada
por aviões e na I Guerra
Mundial seu uso intensificouse;
• II Guerra Mundial: houve
grande desenvolvimento do
SR, nesse período:
– Filme infravermelho para
detectar clamuflagem;
– Novos sensores, como
radar;
Filme colorido
Filme infravermelho
Lillesand e Kiefer (1987)
2. Breve Histórico
• Guerra Fria: foram
desenvolvidos sensores de
alta resolução;
• 1960: foram obtidas as
primeiras fotos tiradas de
satélite tripulados;
• 1960: Lançamento do
primeiro satélite
meterológico – TIROS;
• 1972: Lançamento do
ERTS-1 – primeiro satélite
de recursos terrestre. Mais
tarde denominado de
LANDSAT – 1;
2. Breve Histórico
• 1973: Brasil recebeu as
primeiras imagens do
LANDSAT;
• 1988: Início do Programa
CBERS
• 1999: Lançamento do
satélite IKONOS marca o
início de uma nova
geração de satélites com
resolução espacial muito
alta.
• 2003 e 2007: Lançamento
do CBERS 2 e CBERS 2B,
respectivamente.
3. Energia Eletromagnética
É a combinação da energia elétrica e magnética
Se propaga no vácuo.
Variam com a frequência e com o comprimento de onda.
3. Energia Eletromagnética
Onda Eletromagnética
Comprimento
Distância entre dois
quaisquer equivalentes
da onda.
Frequência
Número de ciclos por
unidade de tempo,
medida normalmente
em Hertz
3. Energia Eletromagnética
Comprimento de Onda Eletromagnética
Varia de Nanômetros (nm) a Kilômetros (km)
Nanômetro (nm)
Equivale à 1 bilionésimo do metro
1 nm =
1
= 0,000 000 001 m
1 000 000 000 m
Micrômetro (µm)
Equivale à 1 milionésimo do metro
1 µm =
1
1 000 000 m
= 0,000 001 m
3. Energia Eletromagnética
Espectro Eletromagnético
Conjunto de regiões com características peculiares em
função dos processos físicos geradores e detectores da
energia eletromagnética.
3. Energia Eletromagnética
Elementos do Sensoriamento Remoto
3. Energia Eletromagnética
Janelas Atmosféricas
Regiões do espectro magnético onde a radiação de
determinados comprimentos de onda é pouco absorvida ou
atenuada pela atmosfera.
4. Interações da REM com os alvos
A REM que atinge a superfície terrestre pode ser:
– Refletida;
– Absorvida;
– Transmitida;
Ei() = ER() + EA() + ET()
Ei() = Energia incidente
ER() = Energia Refletida
EA() = Energia Absorvida
ET() = Energia Transmitida
Interação básica da energia eletromagnética com uma feição da superfície terrestre.
(Fonte: Lillesand e Keifer, 1995)
4. Interações da REM com os alvos
Medidas de energia
Radiância
Quantidade de energia que atinge uma superfície
Irradiância
Quatidade de energia que reflete de uma superfície
Reflectância
Razão entre irradiância e radiância
4. Interações da REM com os alvos
Assinatura Espectral
Os alvos da superfície terrestre como a vegetação, a água
e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação
eletromagnética em diferentes proporções;
Esse comportamento espectral dos diversos alvos é
denominado assinatura espectral e é utilizado em SR
para distingui-los entre si.
Assinaturas espectrais são curvas que mostram a
reflectância de cada alvo em diferentes
comprimentos de onda
4. Interações da REM com os alvos
Assinatura da Vegetação
Reflectância até 50%
Dependem das propriedades das folhas (estrutura celular,
pigmentação, espessura, quantidade de água)
4. Interações da REM com os alvos
Assinaturas do Solo exposto
Reflectância até 30 a 40%
Dependem da mistura de solos, quant. de ferro, etc.
Valores baixos nas bandas de absorção de água
4. Interações da REM com os alvos
Assinaturas da Água
Reflectância até 10%
Menor reflectância que a vegetação e os solos
Água turva ou suja apresenta maior reflectância
5. Satélites e sensores
Sistemas Sensores
Equipamentos capazes de coletar energia proveniente do
objeto, convertê-la em sinal passível de ser registrado e
apresentá-lo em forma adequada à extração de
informações.
5. Satélites e sensores
Quanto ao nível de coleta de dados
Orbitais
Satélites
Sub-orbitais
Balões
Aeronaves
Terrestres
Espectro-radiômetros
Máquinas fotográficas
5. Satélites e sensores
Quanto à fonte de radiação utilizada
Passivos
Ativos
Utiliza-se de fonte de radiação externa.
Exemplos: Sol ou outras radiações.
Fonte de radiação própria.
Ex.: Flash de máquina fotográfica e Radar.
5. Satélites e sensores
Não-Varredura
Verredura
Registram a radiação refletida de
uma cena em sua totalidade e em
um mesmo instante.
Ex.: Máquinas Fotográficas.
A imagem da cena é formada pela
aquisição seqüencial de imagens
elementares do terreno.
Ex.: Sensores orbitais.
5. Satélites e sensores
Processos de varredura
Espelho
Matriz de detetores
5. Satélites e sensores
Sensores Não-Imageadores
Espectro-radiômetro
Laboratório
Campo
5. Satélites e sensores
LIDAR - Ligth Detection and Ranging
Sensor ativo não-imageador que mede distâncias
(altitude) dos elementos da superfície por
varredura a laser transversal à linha de vôo do
sensor;
A distância é medida pelo tempo entre o sinal
emitido e o retorno de cada pulso laser.
Permite gerar como produtos: MDE, MDT e MDS
A precisão depende da densidade de pontos medidos
5. Satélites e sensores
Levantamento com LIDAR
5. Satélites e sensores
MDE gerado com LIDAR
5. Satélites e sensores
Sensores Imageadores
Olho humano
Em câmaras fotográficas
Convencionais: usam filmes
Digitais: usam chip CCD
CCD (Charge-Coupled Device)
Dispositivo eletrônico composto de milhares de
pequenas células (detetores) sensíveis à radiação
A bordo de satélites artificiais
5. Satélites e sensores
Satélites artificiais de Sensoriamento Remoto
Alguns exemplos
LANDSAT
SPOT
CBERS
QUICKBIRD
IKONOS
5. Satélites e sensores
LANDSAT (Land Remote Sensing Satellite)
Responsável: NASA (National Aeronautics and Space Administration)
LandSat 1, 2 e 3: Projetos experimentais RBV/MSS
LandSat 4 e 5: MSS/TM, LanSat 7: ETM+
LDCM – LansSat Data Continuity Mission: Sensor Termal
5. Satélites e sensores
Características gerais dos satélites LANDSAT
Satélite
LANDSAT 1
LANDSAT 2
LANDSAT 3
LANDSAT 4
LANDSAT 5
LANDSAT 6
LANDSAT 7
27/7/1972
22/1/1975
5/3/1978
16/7/1982
1/3/1984
5/10/1993
15/4/1999
Inativo
(06/01/1978)
Polar, Circular e
heliossíncrona
Inativo
(25/02/1982)
Polar, Circular e
heliossíncrona
Inativo
(31/03/1983)
Polar, Circular e
heliossíncrona
Inativo (1993)
em atividade
Inativo
(05/10/1993)
Inativo (2003)
Polar, Circular e
heliossíncrona
Polar, Circular e
heliossíncrona
s.d.
Polar, Circular e
heliossíncrona
917 km
917 km
917 km
705 km
705 km
s.d.
705 km
99º
99º
99º
98,20º
98,20º
s.d.
98,3º
103,27 min
103,27 min
103,27 min
98,20 min
98,20 min
s.d.
98,9 min
Horário de
Passagem
9:15 A.M.
9:15 A.M.
9:15 A.M.
9:45 A.M.
9:45 A.M.
s.d.
10:00 A.M.
Período de
Revisita
18 dias
18 dias
18 dias
16 dias
16 dias
s.d.
16 dias
RBV e MSS
RBV e MSS
RBV e MSS
MSS e TM
MSS e TM
ETM
ETM+
Lançamento
Situação Atual
Órbita
Altitude
Inclinação
Tempo de Duração
da Órbita
Instrumentos
Sensores
5. Satélites e sensores
SPOT (Sistéme Probatoire de L’observation de la Terre)
SPOT 4
SPOT 1, 2 e 3
SPOT 5
5. Satélites e sensores
Características Gerais dos satélites SPOT
5. Satélites e sensores
Sensor HRS(High Resolution Stereoscopic)
Abordo do SPOT 5
Capacidade de adquirir 2
imagens de uma mesma
cena:
uma adquirida com 20
graus de inclinação para
frente e outra 1 minuto e
meio depois com mesma
inclinação para trás.
Permite gerar imagens 3D
5. Satélites
sensoresem satélites artificiais
Sensoreseacoplados
CBERS-2 (China-Brazil Earth Resource Satellite)
Características Gerais
Massa
1.450 kg
Potência do painel solar
1.100 watts
Dimensões do painel solar
6,3 x 2,6m
Dimensões do corpo
2,0m x 8,3m x 3,3m
(em orbita)
2 anos (confiabilidade de 0,6)
Tempo de vida
Características Orbitais
Altitude média
778 km
Inclinação
98,5 graus com o equador
Revoluções por dia
14 + 9/26
Período
100,26 minutos
Cruzamento do equador
10h 30min
Montagem do CBERS 2 (Brasil)
LIT - Laboratório de Integração e Testes
Lançamento do CBERS 2: 21 de Outubro de 2003 (China)
Seqüência de Lançamento
5. Satélites e sensores
Satélites NãoGeoestacionários
Características das órbitas
Acompanham o movimento de
translação da Terra
Órbita Polar
Transversal ao sentido de rotação
da Terra
Imageiam faixas não sequenciais
Órbita LandSat:
Leva cerca de 100 minutos,
enquanto se desloca 3 mil Km ao
longo do equador
5. Satélites e sensores
Estação de Recepção e Gravação de Dados de Cuiabá
Iniciou sua operação em maio
de 1973 e grava continuamente
dados do País e de quase toda
América do Sul.
Foi a terceira no mundo a ser
instalada para receber os sinais
do satélite LANDSAT
Os sinais são recebidos
através de antenas parabólicas
de 10 e 12 metros de diâmetro.
5. Satélites e sensores
Estação Processamento Dados de Cachoeira Paulista (SP)
Divisão de Geração de Imagens – DGI
Destinada a processar os dados de satélites de sensoriamento remoto
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos – CEPTEC
Realiza atividades operacionais e de pesquisa
5. Satélites e sensores
CBERS-2B
Lançado em 19 de setembro de
2007.
Possui três sensores a bordo:
CCD, WFI e HRC.
HRC substitui a câmera IRMSS
do CBERS-2
6. Imagem digital
Imagem Digital
È uma matriz onde cada célula representa um pixel.
Pixel (Picture Element)
Corresponde a uma área mínima, geograficamente
identificada, e para a qual são registrados níveis de
cinza.
Nível de Cinza
È um valor inteiro, não-negativo e finito relacionados à
intensidade de energia refletida em faixas (bandas) bem
definidas do espectro eletromagnético.
6. Imagem digital
Exemplo de uma imagem digital.
6. Imagem digital
Resolução
É uma medida da habilidade que um sistema sensor
possui de distinguir alvos ou fenômenos na superfície
terrestre
Espacial
Espectral
Radiométrica
Temporal
6. Imagem digital
Resolução Espacial
Sensibilidade em distinguir alvos em função da
separação angular ou linear entre os mesmos.
Exemplo
Um sensor com resolução de 20 metros implica que
objetos distanciados entre si a menos que 20 metros,
em geral não serão discriminados pelo sistema.
6. Imagem digital
Resolução espectral
Sensibilidade do sensor em distinguir alvos que diferem
entre si por refletir diferentes quantidades de energia
eletromagnética
Exemplo
Um sensor que opera em 7 bandas espectrais em maior
capacidade de distinguir alvos do que um que opera em
apenas 4 bandas.
6. Imagem digital
Banda Espectral
É o intervalo entre dois comprimentos de onda, no
espectro eletromagnético.
Cada elemento na terra e a água refletem variadas
quantidades de energia em comprimento de ondas
particulares.
Dois elementos que não são distinguíveis em uma
banda podem apresentarem muito diferentes em outra
banda.
6. Imagem digital
Bandas Espectrais
Figueiredo (2005)
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Banda 5
Banda 6
Banda 7
Banda 8
Imagem digital
Sensor TM do satélite LandSat: bandas e aplicações
Banda
Faixa Espectral (um)
Principais aplicações
1
0.45 - 0.52
Mapeamento de águas costeiras
Diferenciação entre solo e vegetação
Diferenciação entre vegetação coníferas e decídua
2
0.52 - 0.60
Reflectância de vegetação verde sadia
3
0.63 - 0.69
Absorção de clorofila
Diferenciação de espécies vegetais
4
0.76 - 0.90
Levantamento de biomassa
Delineamento de corpos d'água
5
1.55 - 1.75
Medidas de umidade da vegetação
Diferenciação entre nuvens e neve
6
10.4 - 12.5
Mapeamento de estresse térmico em plantas
Outros mapeamentos térmicos
7
2.08 - 2.35
Mapeamento hidrotermal
6. Imagem digital
Sensor HRV do satélite SPOT: bandas e aplicações
Banda
Faixa Espectral (um)
Principais aplicações
0.50 - 0.59
Reflectância de vegetação verde sadia
Mapeamento de águas
2
0.61 - 0.68
Absorção da clorofila
Diferenciação de espécies vegetais
Diferenciação de solo e vegetação
3
0.79 - 0.89
Levantamento de fitomassa
Delineamento de corpos d'água
Pan
0.51 - 0.73
Estudo de áreas urbanas
1
6. Imagem digital
Sensores dos satélites SPOT 1, 2, 3, 4 e 5
6. Imagem digital
Sensor AVHRR do satélite NOAA: bandas e aplicações
Banda
Faixa Espectral (um)
1
0.58 - 0.68
Mapeamento diurno de nuvem, gelo e neve.
Definição de feições de solo e cobertura vegetal.
0.725 - 1.1
Delineamento da superfície da água
Definição de condições de fusão de neve e gelo
Avaliação da vegetação e monitoramento metereológico
(nuvens).
3.55 - 3.93
Mapeamento noturno e diurno de nuvens
Análise da temperatura (C) da superfície do mar
Detecção de pontos quentes (incêndios).
2
3
4e5
10.30 - 11.30 (4)
11.50 - 12.50 (5)
Principais aplicações
Mapeamento noturno e diurno de nuvens.
Medição da superfície do mar, lagos e rios.
Detecção de erupção vulcânica.
Umidade do solo, atributos metereológicos das nuvens.
Temperatura da superfície do mar e umidade do solo.
6. Imagem digital
Bandas TM e Assinatura Espectral
6. Imagem digital
Resolução radiométrica
È a sensibilidade do sistema sensor em distinguir níveis
de cinza
NC = 2 ^ bit
1 bit (2 NC)
8 bits (256 NC)
6. Imagem digital
Resolução Temporal
Esta associada ao intervalo
de tempo que um sensor
leva para imagear
novamente um mesmo
ponto.
Varia em função da
largura da faixa de
imageamento do sensor
6. Imagem digital
Características de resolução dos sistemas sensores a
bordo dos satélites Landsat, SPOT e NOAA.
Resolução
TM
HRV
AVHRR
Temporal
16 dias
26 dias
2 vezes ao dia
Espacial
30 m
120 m (Banda6)
20 m (Banda1 a 3)
10 m (Pan)
1.1 Km (nominal)
Radiométrica
8 bits
8 bits (1-3)
6 bits (Pan)
10 bits
Espectral
Banda 1: 0.45-0.5
Banda 2: 0.52-0.60
Banda 3: 0.63-0.69
Banda 4: 0.76-0.90
Banda 5: 1.55-1.75
Banda 6: 10.74-12.5
Banda 7: 2.08-2.35
Banda 1: 0.50-0.59
Banda 2: 0.61-0.68
Banda 3: 0.79-0.89
Pan: 0.51-0.73
Banda 1: 0.58-0.68
Banda 2: 0.725-1.1
Banda 3: 3.55-3.93
Banda 4: 10.30-11.30
Banda 5: 11.50-12.50
6. Imagem digital
Características de resolução dos sistemas sensores a bordo
dos satélites CBERS.
Características
CCD
IR-MSS
WFI
Res. Temporal
26 dias
26 dias
3 a 5 dias
Res. Espacial
20 m
80 m (pan e 4)
260 m
Faixa Imageada
113 km
120 Km
890 Km
Res. Espectral
Banda 1: 0.45-0.52
Banda 2: 0.52-0.59
Banda 3: 0.63-0.69
Banda 4: 0.77-0.89
Pan: 0.51-0.73
Banda 1: 0.50-1.10
Banda 2: 1.55-1.75
Banda 3: 2.08-2.35
Pan: 10.40-12.50
Banda 1: 0.63-0.69
Banda 2: 0.76-0.90