Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 3 2 HISTÓRICO .................................................................................................. 4 3 DEFINIÇÃO .................................................................................................. 8 4 PRINCIPIOS FÍSICOS DO SENSORIAMENTO REMOTO ........................ 11 5 SISTEMAS SENSORES ............................................................................. 15 6 IMAGENS DE SENSORES REMOTOS ..................................................... 19 6.1 Característica Espectral ....................................................................... 21 6.2 Característica Espacial ......................................................................... 24 6.3 Característica Temporal ....................................................................... 25 6.4 Característica Radiométrica ................................................................. 27 7 APLICAÇÕES DE SENSORIAMENTO REMOTO ...................................... 29 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................... 39 3 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI, esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta, para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 4 2 HISTÓRICO A história do Sensoriamento Remoto (SR) está estreitamente vinculada ao uso militar (FLORENZANO, 2011, Apud GUEDES e SILVA, 2018). Sensoriamento remoto, termo cunhado no início dos anos de 1960 por Evelyn L. Pruit e colaboradores é uma das mais bem sucedidas tecnologias de coleta automática de dados para o levantamento e monitoração dos recursos terrestres em escala global (MENESES, 2012, Apud GUEDES e SILVA, 2018). O SR teve início com a invenção da câmera fotográfica que foi o primeiro instrumento utilizado e que, até os dias atuais, ainda são utilizadas para tomada de fotos aéreas (FIGUEIREDO, 2005, Apud GUEDES e SILVA, 2018). A câmara russa de filme pancromático KVR-1000, por exemplo, obtém fotografias a partir de satélites com uma resolução espacial de 2 a 3 m. (FIGUEIREDO, 2005) Essas câmaras, carregadas com pequenos rolos de filmes, eram fixadas ao peito de pombos-correio, que eram levados para locais estrategicamente escolhidos de modo que, ao se dirigirem para o local de suas origens, sobrevoavam posições inimigas. (GUEDES e SILVA, 2018). Fonte: overlanderbrasil.com http://overlanderbrasil.com/ 5 Durante o percurso, as câmaras, previamente ajustadas, tomavam fotos da área ocupada pelo inimigo. Vários pombos eram abatidos a tiros pelo inimigo, mas boa parte deles conseguia chegar ao destino. As fotos obtidas consistiam em valioso material informativo, para o reconhecimento da posição e infraestrutura de forças militares inimigas. Assim teve início uma das primeiras aplicações do SR. (FIGUEIREDO, 2005) Devido ao número de pombos que eram abatidos por tiros, passou-se então a utilizar-se de balões não tripulados, que presos por cabos, eram suspensos até a uma altura suficiente para tomadas de fotos das posições inimigas por meio de várias câmaras convenientemente fixadas ao balão. (GUEDES e SILVA, 2018). Fonte: sorocaba.unesp.br No ano de 1919, o americano Robert H. Goddard, desenvolveu as bases da teoria de foguetes propulsores construindo vários protótipos movidos com combustível líquido (MOREIRA, 2003, Apud GUEDES e SILVA, 2018). Posteriormente, aviões foram utilizados como veículos para o transporte das câmaras. Na década de 60 surgiram os aviões norte-americanos de espionagem denominados U2. Estes aviões, ainda hoje utilizados em versões mais modernas, voam a uma altitude acima de 20.000 m o que dificulta o seu abate por forças inimigas. Conduzido por apenas um piloto eles são totalmente recheados por sensores, câmaras e uma grande variedade de equipamentos. Estes aviões têm 6 sido utilizados também para uso civil. Em 1995, um deles foi utilizado pelos Estados Unidos para monitoramento de queimadas e mapeamentos diversos, nas regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil. (FIGUEIREDO, 2005) A grande revolução do SR aconteceu no início da década de 1970, com o lançamento dos satélites de recursos naturais terrestres. Foi nesse período que se viu o mais rápido desenvolvimento de foguetes lançadores de satélites, que possibilitou colocar no espaço satélites artificiais para várias finalidades (MENESES, 2012). Um dos programas mais importantes a desenvolvidos e o “Landsat”, da Nasa (National Aeronautics and Space Administration), iniciado em 23 de julho de 1972 (PARANHOS-FILHO, 2008, Apud GUEDES e SILVA, 2018). Os satélites, embora demandem grandes investimentos e muita energia nos seus lançamentos, orbitam em torno da Terra por vários anos. Durante sua operação em órbita o consumo de energia é mínimo, pois são mantidos a grandes altitudes onde não existe resistência do ar e a pequena força gravitacional terrestre é equilibrada 3 pela força centrífuga do movimento orbital do satélite. Estes aparatos espaciais executam um processo contínuo de tomadas de imagens da superfície terrestre coletadas 24 h/dia, durante toda a vida útil dos satélites. (FIGUEIREDO, 2005) Cientes da importância ambiental deste tipo de satélite e levando em conta os aspectos comerciais do SR, os governos do Brasil e da China assinaram, em 06 de julho de 1988, um acordo de parceria envolvendo o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espacias) e a CAST (Academia Chinesa de Tecnologia Espacial) e em parceria, desenvolveram dois satélites para monitoramento terrestre, denominado programa CBERS (China-Brasil Earth Resources Satellite), ou, Satélite Sino- Brasileiro de Recursos Terrestres. (GUEDES e SILVA, 2018). Segundo FIGUEIREDO (2005) a evolução de quatro segmentos tecnológicos principais determinou o processo evolutivo do SR por satélites: a) Sensores – são os instrumentos que compõem o sistema de captação de dados e imagens, cuja evolução tem contribuído para a coleta de imagens de melhor qualidade e de maior poder de definição. 7 b) Sistema de telemetria – consiste no sistema de transmissão de dados e imagens dos satélites para estações terrestres, e tem evoluído no sentido de aumentar a capacidade de transmissão dos grandes volumes de dados, que constituem as imagens. c) Sistemas de processamento – consistem dos equipamentos computacionais e softwares destinados ao armazenamento e processamento dos dados do SR. A evolução deste segmento tem incrementado a capacidade de manutenção de acervos e as potencialidades do tratamento digital das imagens. d) Lançadores – consistem das bases de lançamento e foguetes que transportam e colocam em órbita, os satélites. A evolução deste segmento tem permitido colocar, em órbitas terrestres, satélites mais pesados, com maior quantidade de instrumentos, e consequentemente, com maisrecursos tecnológicos. Com isso, a evolução do SR é fruto de um esforço multidisciplinar que envolveu e envolve avanços na física, na físico-química, na química, nas biociências e geociências, na computação, na mecânica, dentre outras ciências (FIGUEIREDO, 2005, Apud GUEDES e SILVA, 2018). Assim, diante dessa multidisciplinaridade, torna-se necessário um grande contingente de profissionais capacitados para a operação e o desenvolvimento contínuo dos sistemas de observação da Terra, visando fornecer informações necessárias à manutenção da cadeia de pesquisas, estudos e tomadas de decisões envolvidas com o Sensoriamento Remoto (ALVARENGA et al., 2003, Apud GUEDES e SILVA, 2018). Nos dias atuais o SR é quase que totalmente alimentado por imagens obtidas por meio da tecnologia dos satélites orbitais. (FIGUEIREDO, 2005) Existem várias séries de satélites de SR em operação, entre eles podemos citar: LANDSAT, SPOT, CBERS, IKONOS, QUICKBIRD e NOAA. Os satélites das cinco primeiras séries são destinados ao monitoramento e levantamento dos recursos naturais terrestres, enquanto que os satélites NOAA fazem parte dos satélites meteorológicos, destinados principalmente aos estudos climáticos e atmosféricos, mas são também utilizados no SR. (FIGUEIREDO, 2005) 8 3 DEFINIÇÃO O termo sensoriamento remoto foi pela primeira vez utilizado no final dos anos 50, por Evelyn Pruitt, cientista que desenvolvia suas pesquisas no Escritório de Pesquisa da Marinha dos Estados Unidos da América (Office of Naval Research). Sua definição incluía fotografias aéreas, bem como as imagens adquiridas pelos então novos sistemas sensores. O termo surgiu para descrever o processo de observação, mensuração e identificação de objetos sem estar em contato direto com eles. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) O sensoriamento remoto é o modo de obtenção de dados à distância, a partir da utilização conjunta de modernos sensores, equipamentos de processamento e de transmissão de dados, aeronaves, espaçonaves, etc. Os sensores são os equipamentos capazes de coletar a energia proveniente de um objeto que se deseja avaliar, convertê-la em sinal passível de ser registrado e apresentá-lo em forma adequada à extração de informações. O propósito é o estudo do ambiente terrestre, por meio do registro e da análise das interações entre a radiação eletromagnética e as substâncias componentes do planeta Terra em suas mais diversas manifestações. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) Define-se sensoriamento remoto como a ciência e a arte de obter informações a respeito de um objeto, área ou fenômeno, por meio da análise de dados adquiridos por dispositivos que não estão em contato direto com tal objeto, área ou fenômeno que está sendo investigado. Trata-se, portanto, de uma tecnologia para aquisição, processamento e análise de informações acerca da superfície terrestre, das condições urbanas e das suas mudanças, por meio da interação entre a radiação eletromagnética e as substâncias componentes da superfície. Tais informações são obtidas remotamente por meio de sensores instalados em plataformas orbitais ou aerotransportadas. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) 9 A fotografia e o imageamento digital permitem que as visadas aéreas sejam adquiridas rapidamente, tornando possível a obtenção e a análise de imagens de grandes áreas da superfície terrestre. A tecnologia dos satélites possibilita que todo o globo terrestre seja sistematicamente imageado e monitorado. Atualmente, diversas atividades humanas dependem de um fluxo constante de imagens adquiridas a partir de pontos elevados, muito acima da superfície da Terra, para que seja possível inventariar, avaliar e manejar recursos, agora não mais em uma escala local, mas sim em uma escala global. A análise desse imageamento é o objetivo do sensoriamento remoto. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) O sensoriamento remoto permite que sejam coletadas informações a respeito de regiões onde o acesso direto dos observadores humanos seria demasiadamente caro ou perigoso. Vastas áreas do oceano, extensas plantações ou florestas, vulcões ativos, áreas de conflitos militares, regiões de extremo rigor climático (tais como desertos ou geleiras), ou áreas submetidas à radioatividade podem ser facilmente monitoradas com o uso dessa tecnologia. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) Os produtos de sensoriamento remoto, ou seja, as imagens digitais ou fotografias aéreas coletadas a partir de aeronaves ou espaçonaves, têm sido muito usados na produção de mapas da superfície da Terra e da topografia do fundo dos oceanos, trabalhos que envolvem recursos naturais e infra-estrutura urbana. O sensoriamento remoto oferece vantagens substanciais em comparação com outros métodos de coleta de dados, o que o tem levado a uma ampla gama de aplicações. Ele proporciona uma visão geral e permite o discernimento de padrões e relações não aparentes quando observadas ao nível do solo. Outra vantagem diz respeito à rapidez com que as informações são disponibilizadas, o que é de grande valor para a prevenção e a avaliação de desastres naturais, por exemplo, onde a resposta das atividades de emergências deve ser o mais breve possível. As imagens provenientes do sensoriamento remoto são ferramentas que assessoram, ajudam a planejar e a monitorar tais atividades emergenciais. O sensoriamento remoto pode registrar comprimentos de onda que o olho humano não pode ver, como o infravermelho, para detectar fenômenos que do contrário não seriam visíveis, como 10 por exemplo, emissão de calor ou radioatividade. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) A figura a seguir traz uma imagem referente à banda da radiação infravermelho termal capturada pelo sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), que está a bordo do satélite Terra da NASA. A imagem mostra claramente o padrão da Corrente do Golfo, uma corrente de água quente que flui do Leste, onde atravessa o Golfo do México, em direção ao norte da Europa. A corrente do Golfo é evidenciada aqui nas cores amarelo, laranja e vermelho, sendo a parte representada com a cor vermelha a porção mais quente. (MACHADO e QUINTANILHA, 2008) Fonte: MACHADO e QUINTANILHA, 2008. O sensoriamento remoto assume crescente importância e razões existem para tal, principalmente nos dias de hoje. Os dados provenientes de sensoriamento remoto são de abrangência espacial muito superior àqueles advindos de levantamento de campo. Em grandes áreas ou em áreas de difícil acesso, o sensoriamento remoto apresenta a grande vantagem da acessibilidade. A rápida 11 cobertura de grandes áreas facilita a comparação de regiões. O imageamento de grande altitude possibilita uma visão sinóptica permitindo a percepção de variações espaciais de grande escala. O imageamento repetitivo viabiliza o monitoramento de grandes áreas. E a manutenção de arquivos de imagens permite a extração de dados de passado. (MACHADO; QUINTANILHA, 2008) 4 PRINCIPIOS FÍSICOS DO SENSORIAMENTO REMOTO O elo entre os objetos da superfície terrestre e os sensores remotos que os observam é a “radiação eletromagnética” (REM) e, desta forma, o entendimento sobre o funcionamento das interações entre a REM e os diferentes materiais (rochas, solos, vegetação, água, construções antrópicas, p.ex.) constitui-se em requisito chave para a interpretação dos dados coletados pelos diferentes sensores (ALVARENGA et al., 2003). A explicação do que é a radiação eletromagnética (REM) começa com o entendimento da dualidade do comportamento da sua natureza: onda e energia. Isso quer dizer que a REM que se propaga pelo espaço vazio, como a luz solar, é, ao mesmo tempo, uma forma de onda e uma forma de energia (MENESES, 2012). (GUEDES e SILVA, 2018) Experiências de Newton em 1672 constataram que um raio luminoso (luz branca), ao atravessar um prisma, desdobrava-senum feixe colorido - um espectro de cores. Desde então os cientistas foram ampliando os seus estudos a respeito de tão fascinante matéria (FIGUEIREDO, 2005). Para o mesmo autor, a completa faixa de comprimentos de onda e de frequência da REM é chamada de espectro eletromagnético. (GUEDES e SILVA, 2018) A REM é o veículo que leva as Informações das características das feições terrestres até os satélites (FIGUEIREDO, 2005). Dessa forma o “Espectro Eletromagnético” representa a distribuição da radiação eletromagnética, por regiões, segundo o comprimento de onda e a frequência. (GUEDES e SILVA, 2018) 12 Fonte: infoescola.com ➢ Radiação gama: emitida por material radioativo e pelo sol. Possui altas frequências, por isso, é muito penetrante (alta energia). ➢ Raios X: radiações cujas frequências de onda estão acima das frequências da radiação ultravioleta, ou seja, possuem comprimentos de ondas menores. São muito usados em radiografias e em estudos de estruturas cristalinas de sólidos. Os raios X provenientes do Sol são absorvidos pelos gases na alta atmosfera. ➢ Radiação ultravioleta (UV): esse tipo de radiação é produzido durante as reações solares que, quando atingem o topo da atmosfera terrestre, são quase totalmente absorvidos pelo gás ozônio (O3), mas podem interferir nas telecomunicações, visto que os equipamentos captam a radiação eletromagnética. ➢ Radiação visível (luz): as radiações contidas nessa faixa de comprimento de onda, ao incidirem no sistema visual humano, são capazes de provocar uma sensação de cor no cérebro. 13 ➢ Radiação infravermelha: situam-se no espectro eletromagnético entre a luz vermelha e as micro-ondas e, às vezes, recebem a denominação de radiação térmica. ➢ Micro-ondas: relações eletromagnéticas que se estendem pela região do espectro de 1.000 μm até cerca de 1×10–6 μm. São mais comumente referenciadas em Hertz. Esse tipo de radiação é utilizado por aparelhos de telecomunicação, como os aparelhos celulares. ➢ Ondas de rádio: conjunto de radiações com frequências menores que 300 MHz (comprimento de onda maior que 1 m). Essas ondas são utilizadas, principalmente, em telecomunicação e radiodifusão. O espectro eletromagnético funciona da seguinte forma, os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação eletromagnética em proporções que variam com o comprimento de onda, de acordo com as suas características bio-físico-químicas. (GUEDES e SILVA, 2018) Toda a matéria acima do zero absoluto (0ºK) emite energia eletromagnética e pode ser considerada uma fonte de radiação (NOVO, 1989). (GUEDES e SILVA, 2018) Devido a essas variações, é possível distinguir os objetos da superfície terrestre nas imagens de sensores remotos. (GUEDES e SILVA, 2018) Para Paranhos-Filho (2008), todos os tipos de cobertura do solo, como afloramentos rochosos, cultivares, florestas, corpos d’água, absorvem uma porção específica do Espectro Eletromagnético, resultando numa “assinatura” distinta de radiação eletromagnética. Para esse mesmo autor, alguns tipos de cobertura do solo tem uma resposta espectral particular, que a distingui dos demais tipos de cobertura, por isso usa-se o termo “assinatura espectral”. (GUEDES e SILVA, 2018) Em outras palavras, cada alvo absorve ou reflete de modo diferente cada uma das faixas do espectro da luz incidente. (GUEDES e SILVA, 2018) 14 Sendo assim, são nos comprimentos de onda em que os materiais mais fortemente absorvem a radiação eletromagnética, que um sensor deverá possuir as suas bandas espectrais (MENESES, 2012). (GUEDES e SILVA, 2018) As radiações eletromagnéticas (REM), podem ser consideradas como “termômetros-mensageiros” do SR. Elas não apenas captam as informações pertinentes às principais características das feições terrestres, como também as levam até os satélites. A radiação eletromagnética pode ser definida como sendo uma propagação de energia, por meio de variação temporal dos campos elétrico e magnético, da onda portadora. (FIGUEIREDO, 2005) Fonte: cpatsa.embrapa.br O SR passivo utiliza apenas pequenas faixas deste espectro que consiste da luz visível, e do infravermelho, ambas provenientes do sol, e da faixa de ondas termais emitidas pela Terra. A luz visível corresponde as faixas de comprimento de onda entre 0,4 µm e 0,7 µm, o infravermelho a faixa de 1µm a 2,5 µm e o termal entre 2,5 µm a 13 µm. A radiação proveniente do sol que incide sobre a superfície da terra é denominada de irradiância, e a radiação que deixa a superfície terrestre é denominada de radiância. (FIGUEIREDO, 2005) 15 O SR ativo, utiliza ondas de radar no processo de imageamento. Estes sistemas operam com microondas nas faixas de 0,8 cm a 1,1 cm, de 2,4 cm a 3,8 cm e de 15 cm a 30 cm. (FIGUEIREDO, 2005) Os princípios físicos do SR estão intimamente relacionados à REM. Ela é um elo indispensável no processo de obtenção dos dados do SR. A REM é o veículo que leva as informações das características das feições terrestres até os satélites. Sem ela o SR simplesmente não existiria. (FIGUEIREDO, 2005) 5 SISTEMAS SENSORES Os sensores remotos são dispositivos capazes de detectar a energia eletromagnética (em determinadas faixas do espectro eletromagnético) proveniente de um objeto, transformá-la em um sinal elétrico e registrá-las, de tal forma que este possa ser armazenado ou transmitido em tempo real para posteriormente ser convertido em informações que descrevem as feições dos objetos que compõem a superfície terrestre. As variações de energia eletromagnética da área observada podem ser coletadas por sistemas sensores imageadores ou não-imageadores. (MAIO et al., 2008) Os sistemas imageadores fornecem como produto uma imagem da área observada como, por exemplo, temos os scanners e as câmeras fotográficas, enquanto que os sistemas não-imageadores, também denominados radiômetros ou espectro radiômetros, apresentam o resultado em forma de dígitos ou gráficos. (MAIO et al., 2008) Os sistemas sensores também podem ser classificados como ativos e passivos. Os sensores passivos não possuem fonte própria de energia eletromagnética como, por exemplo, os sensores do satélite LANDSAT-5, os radiômetros e espectro radiômetros. Os sensores ativos possuem uma fonte própria de energia eletromagnética. Eles emitem energia eletromagnética para os objetos terrestres a serem imageados e detectam parte da energia que estes refletem na direção do sensor. Como exemplo podemos citar o radar e qualquer câmera 16 fotográfica com flash. Os sistemas fotográficos foram os primeiros equipamentos a serem desenvolvidos e utilizados para o sensoriamento remoto de objetos terrestres. (MAIO et al., 2008) Para MAIO et al. (2008) as principais partes de um sensor, ilustradas na figura a seguir, são: Fonte: aeb.gov.br a) coletor: é um componente óptico capaz de concentrar o fluxo de energia proveniente da amostra no detector; b) filtro: é o componente responsável pela seleção da faixa espectral da energia a ser medida; c) detetor: é um componente de pequenas dimensões feito de um material cujas propriedades elétricas variam ao absorver o fluxo de energia, produzindo um sinal elétrico. 17 d) processador: é um componente responsável pela amplificação do fraco sinal gerado pelo detector e pela digitalização do sinal elétrico produzido pelo detector; e) unidade de saída: é um componente capaz de registrar os sinais elétricos captados pelo detector para posterior extração de informações. A qualidade de um sensor geralmente é especificada pela sua capacidade de obter medidas detalhadas da energia eletromagnética. As características dos sensores estão relacionadas com a resolução: espacial, espectral e radiométrica. (MAIO et al., 2008) A resoluçãoespacial representa a capacidade do sensor distinguir objetos. Ela indica o tamanho do menor elemento da superfície individualizado pelo sensor. A resolução espacial depende principalmente do detector, da altura do posicionamento do sensor em relação ao objeto. Para um dado nível de posicionamento do sensor, quanto menor for a resolução geométrica deste maior será o grau de distinção entre objetos próximos. Por exemplo, o sistema sensor do Thematic Mapper (TM) do LANDSAT-5 possui uma resolução espacial de 30 metros. (MAIO et al., 2008) A resolução espectral refere-se à largura espectral em que opera o sensor. Portanto, ela define o intervalo espectral no qual são realizadas as medidas, e conseqüentemente a composição espectral do fluxo de energia que atinge o detector. Quanto maior for o número de medidas num determinado intervalo de comprimento de onda melhor será a resolução espectral da coleta. Por exemplo, o LANDSAT-5 possui os sensores TM e Multispectral Scanning System (MSS). O sensor TM apresenta algumas bandas espectrais mais estreitas do que o sensor MSS, portanto nestas bandas o TM apresenta melhor resolução espectral do que o MSS. (MAIO et al., 2008) A resolução radiométrica define a eficiência do sistema em detectar pequenos sinais, ou seja, refere-se à maior ou menor capacidade do sistema sensor em detectar e registrar diferenças na energia refletida e/ou emitida pelos elementos que compõe a cena (rochas, solos, vegetações, águas, etc). Por exemplo, o sistema 18 sensor TM do LANDSAT-5 distingue até 256 tons distintos de sinais representando- os em 256 níveis de cinza. (MAIO et al., 2008) Uma outra qualidade importante é a resolução temporal do sensor, que está relacionada com a repetitividade com que o sistema sensor pode adquirir informações referentes ao objeto. Por exemplo, os sensores do LANDSAT-5 possuem uma repetitividade de 16 dias. (MAIO et al., 2008) Para melhor interpretar os sinais coletados faz-se necessário o conhecimento das condições experimentais como: fonte de radiação, efeitos atmosféricos, características do sensor, geometria de aquisição de dados, tipos de processamento e estado do objeto. (MAIO et al., 2008) Níveis de Aquisição de Dados Os sistemas sensores podem ser mantidos no nível orbital (satélites) ou sub orbital (acoplados em aeronaves ou mantidos no nível do solo), conforme imagem abaixo. (MAIO et al., 2008) Fonte: aeb.gov.br 19 No nível do solo é realizada a aquisição de dados em campo ou em laboratório onde as medidas são obtidas utilizando-se radiômetros ou espectrorradiômetros. (MAIO et al., 2008) No nível de aeronaves os dados de sensoriamento remoto podem ser adquiridos por sistemas sensores de varredura óptico-eletrônico, sistemas fotográficos ou radar, e a resolução espacial destes dados dependerá da altura do vôo no momento do aerolevantamento. (MAIO et al., 2008) A obtenção de dados no nível orbital é realizada por meio de sistemas sensores a bordo de satélites artificiais. O sensoriamento remoto neste nível permite a repetitividade das informações, bem como um melhor monitoramento dos recursos naturais para grandes áreas da superfície terrestre. (MAIO et al., 2008) 6 IMAGENS DE SENSORES REMOTOS Existe hoje um grande número desses satélites em órbita ao redor da Terra. Eles obtêm imagens com características distintas que dependem tanto do satélite quanto do sensor. Os sensores podem ser comparados aos nossos olhos. Se olharmos para uma floresta que está distante conseguimos ver apenas uma mancha de árvores. À medida que nos aproximamos desta floresta começamos a identificar árvores isoladas e se nos aproximarmos ainda mais das árvores poderemos até identificar os diferentes tipos de folhas. A mesma experiência poderia ser feita à distância se dispuséssemos de um binóculo ou de uma luneta. Assim, precisamos entender algumas das características básicas dos satélites e de seus sensores para conhecermos a finalidade a que se destina cada produto ou imagem de sensoriamento remoto e o que podemos e não podemos “enxergar” nestas imagens com a tecnologia atualmente disponível para esta finalidade e de uso civil. (MAIO et al., 2008) Atualmente, o sensoriamento é constituído por uma razoável constelação de satélites que oferecem imagens para atender as necessidades de uma ampla demanda de usuários. Para aqueles usuários que necessitam de uma observação 20 detalhada do tamanho e das formas dos objetos, há os sensores que detectam áreas unitárias inferiores a 1 metro, e com meios para visualização estereoscópica 3D, muito úteis para levantamentos cadastrais multifinalitários, urbanos e cartografia digital. Os interessados em monitoração para o acompanhamento da evolução e de mudanças da paisagem podem recorrer aos sensores com alta taxa de revisita à área. Já os que se interessam em determinar a composição ou constituição dos minerais ou rochas, a procura é pelos sensores com um grande número de bandas espectrais. Por isso, uma forma de se abordar as potencialidades de um sensor é pelo dimensionamento de suas resoluções. (MENESES et al., 2012) Para MENESES et al. (2012) nas aplicações de sensoriamento remoto em estudos geotemáticos duas questões estão sempre presentes: I) qual é a melhor resolução da imagem para se identificar ou resolver os objetos de interesse. II) qual é a melhor escala para representar os objetos ou fenômenos geográficos. Nem sempre há respostas simples para essas indagações. O que mais prontamente pode-se responder é que, devido à limitação que o sensor orbital tem para transmitir grandes volumes de dados para as estações terrestres de rastreamento de satélites, as imagens que recobrem grandes aéreas, de dezenas de milhares de quilômetros quadrados, como as do satélite Landsat e CBERS, são associadas com resoluções espaciais pequenas (30, 20 metros), e as imagens que recobrem pequenas áreas, como as imagens Ikonos e Orbview, são associadas com resoluções espaciais grandes (1 metro). Consequentemente, as imagens de pequena resolução espacial, por não mostrarem os detalhes dos alvos, servirão para estudos em escalas mais regionais, enquanto as imagens com grande resolução espacial se prestarão para estudos locais de detalhe. (MENESES et al., 2012) 21 Segundo MENESES et al. (2012) na prática, a detecção ou identificação de um objeto nas imagens de sensoriamento remoto não é determinada somente pela resolução espacial, mas por quatro diferentes formas de medições: 1) pela área do campo de visada do sensor; 2) pelo comprimento de onda das bandas; 3) pelos valores numéricos da medida da radiância do alvo; 4) pela data em que a imagem foi tomada. São essas quatro formas de medidas que são descritas em termos de resoluções, respectivamente denominadas de resolução espacial, espectral, radiométrica e temporal. Elas atuam em conjunto, num processo interativo, nem sempre facilmente percebido pelo analista, o que é, também, o motivo de frequentes dúvidas ao se tentar explicar por que pequenos objetos são surpreendentemente identificados nas imagens. (MENESES et al., 2012) Os conceitos e explicações tratadas a seguir, sobre resoluções, são válidas para todos os tipos de sensores imageadores, independente da faixa espectral em que operam, à exceção do radar. (MENESES et al., 2012) 6.1 Característica Espectral De acordo com MENESES et al. (2012) para o sensoriamento remoto, a obtenção simultânea de imagens em múltiplas bandas espectrais é, sem dúvida, a propriedade mais importante dos sensores imageadores. O termo resolução espectral envolve pelo menos três parâmetros de medida: I) o número de bandas que o sensor possui; II) a largura em comprimento de onda das bandas; III) as posições que as bandas estão situadas no espectro eletromagnético.22 Comparativamente, um sensor tem melhor resolução espectral se ele possui maior número de bandas situadas em diferentes regiões espectrais e com larguras estreitas de comprimentos de onda. Essa necessidade é devido às diferenças relativas de reflectância entre os materiais da superfície da terra, que permitem distinguir um material do outro, em determinados comprimentos de onda. Por exemplo, as gemas são mais facilmente diferenciadas nos comprimentos de onda do visível, devido às diferenças de cores que na maioria é controlada por pequenas impurezas nas suas estruturas cristalinas. Por outro lado, as rochas evidenciam suas diferenças espectrais mais nos comprimentos de onda do infravermelho próximo e de ondas curtas. Quanto à largura da banda, ela deve ser dimensionada em concordância com as larguras das feições de absorção exibidas pelos espectros de reflectância de cada material. As feições de absorções são identificadores de composições dos tipos de rochas, solos, vegetação e água, e normalmente, são da ordem de 10 nm a 20 nm. Sensores com bandas muito largas, além de 20 nm tendem a não ser capazes de diferenciar um objeto do outro em função de sua composição. Assim, o objeto é apenas detectado em razão da resolução espacial. (MENESES et al., 2012) Um simples exemplo que serve para ilustrar o efeito da resolução espectral na detecção ou identificação de um objeto é mostrado na figura abaixo de uma área da floresta amazônica. Ambas as imagens estão na mesma resolução espacial de 30 metros. Na imagem (a), de uma banda do visível de 0,63 μm a 0,69 μm, mesmo os grandes rios com dezenas de metros de largura não são facilmente identificados, porque a baixa reflectância da água e da vegetação são, praticamente, iguais nesse comprimento de onda, não havendo contraste entre os dois tipos de alvos. Para a região amazônica seria um erro selecionar esta banda espectral para se elaborar mapas de drenagem. A imagem (b) da figura é de uma banda do infravermelho próximo. Nessa banda os rios são facilmente identificados, porque a água possui uma baixa reflectância, enquanto a vegetação da floresta tem uma alta reflectância, estabelecendo uma razão de alto contraste entre os dois alvos. (MENESES et al., 2012) 23 Fonte: memoria.cnpq.br Infelizmente, não é possível aumentar, indefinidamente, qualquer um dos três parâmetros que medem a resolução espectral do sensor: largura das bandas, posição das bandas ao longo do espectro eletromagnético e número de bandas. Um sensor com centenas de bandas espectrais, com o fim de se ter uma amostragem detalhada do comportamento espectral da refletância dos objetos aumenta, significativamente, a taxa de transmissão de dados do satélite para á Terra, exigindo-se em se colocar no satélite equipamentos mais potentes para transmissão (transponder), o que implica em maior consumo de energia elétrica. Larguras de bandas muito estreitas diminuem a quantidade de energia radiante do pixel, o que ocasiona baixa razão sinal/ruído. (MENESES et al., 2012) De certa forma, é por essas restrições que se vê atualmente, nos exemplos dos sensores orbitais em operação, certo comprometimento entre a resolução espectral e a resolução espacial. Normalmente, os sensores de alta resolução espacial para compensarem o grande volume de dados que tem de ser transmitido para à Terra, possuem poucas bandas, limitadas às faixas espectrais do visível e do infravermelho próximo. São assim considerados sensores de alta resolução espacial e baixa resolução espectral. Ao contrário, um sensor de baixa resolução http://memoria.cnpq.br/ 24 espacial, como o ASTER, é compensado pelo maior número de bandas (14 bandas). (MENESES et al., 2012) 6.2 Característica Espacial O tamanho individual do elemento de área imageada no terreno representa em qualquer tipo de sensor uma propriedade importante da imagem: a resolução espacial. A resolução espacial é um importante parâmetro do sensor porque ela determina o tamanho do menor objeto que pode ser identificado em uma imagem. Por definição, um objeto somente pode ser resolvido (detectado), quando o tamanho deste é, no mínimo, igual ou maior do que o tamanho do elemento de resolução no terreno, ou seja, da resolução espacial. Por exemplo, se uma casa tem 20 m x 20 m de tamanho, a resolução espacial da imagem deveria ser, no mínimo, de 20 metros para que essa casa possa ser identificada na imagem. Entretanto, a experiência mostra que, de fato, para um objeto ser resolvido na imagem, a resolução espacial nominal deveria ser, pelo menos, a metade do tamanho do objeto medido na sua menor dimensão. Mesmo assim, o objeto ainda tem que apresentar um bom contraste de reflectância com os alvos que lhe são vizinhos, vistos na dimensão do pixel. (MENESES et al., 2012) As atuais imagens do satélite LANDSAT têm uma resolução espacial de 30 metros, o que implica que objetos com dimensões menores do que 30 x 30 m não podem ser identificados. A resolução espacial dos sensores a bordo dos satélites de sensoriamento remoto varia de 0,60 metro até 1 km. (MAIO et al., 2008) Determinar qual deve ser a resolução espacial de um sensor, envolve para a maioria das aplicações de sensoriamento remoto, uma análise da relação do grau de autocorrelação da organização espacial dos objetos no terreno. Em terrenos naturais os alvos apresentam uma alta correlação espacial, mostrando pouca variabilidade ao longo de uma área, não exigindo, para a sua identificação, altas resoluções espaciais. Já, para uma área com alta variabilidade de tipos de objetos, como numa área urbana, a exigência seria para um sensor com resolução espacial 25 de poucos metros, para que as casas, ruas, estacionamentos, possam ser resolvidos. (MENESES et al., 2012) A imagem a seguir mostra imagens de três sensores ópticos com diferentes resoluções espaciais. Fica evidente que se pode estabelecer uma relação de comparação entre a resolução espacial e a escala de visualização da imagem. Fonte: memoria.cnpq.br 6.3 Característica Temporal A frequência com que a superfície terrestre é observada ou imageada é uma terceira característica importante das imagens de sensoriamento remoto. Os satélites de sensoriamento remoto orbitam ao redor da Terra em órbitas quase polar, ou seja, de um polo a outro a uma distância da superfície terrestre. http://memoria.cnpq.br/ 26 Fonte: aeb.gov.br O plano de órbita é sempre fixo e ortogonal ao sentido de rotação da Terra. Assim, o satélite passa sobre o mesmo ponto da superfície da Terra na mesma hora. Orbitam com uma inclinação em relação ao equador de 97º a 98o a uma altitude nominal próxima de 550 a 900 km e o tempo de viagem para completar uma órbita é de aproximadamente 90 minutos. Num tempo de 24 horas, aproximadamente 14 órbitas se completam. Considerando-se que os sensores a bordo dos satélites conseguem imagear somente uma faixa da Terra com algumas dezenas ou centenas de quilômetros de largura, as 14 órbitas imageadas em um dia ficam distanciadas entre si de milhares de quilômetros devido às velocidades relativas de órbita do satélite, e da rotação da Terra no sentido de oeste para leste. A cada novo dia, a posição da órbita progride na direção oeste. Esse processo de cobertura pode ser exemplificado considerando-se as características de imageamento do satélite Landsat. Cada órbita do Landsat cobre uma faixa no terreno de 185 km de largura. As órbitas tomadas no mesmo dia se distanciam entre si de 2.875 km, sendo necessários 16 dias para concluir o recobrimento total do globo. O princípio é o mesmo para qualquer outro satélite. O que irá variar é a 27 resolução temporal do imageamento, pois cada sensor imageia faixas no terreno de larguras diferentes. (MENESES et al., 2012) A resolução temporal é fundamentalpara acompanhar ou detectar a evolução ou mudanças que ocorrem na Terra, principalmente para alvos mais dinâmicos, como o ciclo fenológico de culturas, desmatamentos, desastres ambientais, tendo forte impacto na monitoração ambiental. (MENESES et al., 2012) 6.4 Característica Radiométrica A medida pelos detectores da intensidade de radiância da área de cada pixel unitário é denominada de resolução radiométrica. Maior será a resolução radiométrica, quanto maior for a capacidade do detector para medir as diferenças de intensidades dos níveis de radiância. Quanto maior for essa capacidade, maior será a resolução radiométrica. Ela define o número de níveis de radiância que o detector pode discriminar. Em função da intensidade da radiação de entrada no sensor, a resposta de saída dos detectores é convertida eletronicamente em um número digital discreto. Também se dá o nome de quantização à medida da resolução radiométrica. Em termos práticos, a quantização do sinal é medida pelo intervalo de número de valores digitais usados para expressar os valores de radiância medidos pelo detector. A quantização é normalmente expressa em termos de números de dígitos binários (bits). Quanto maior é a quantização, maior será a qualidade visual da imagem, como mostra a imagem. (MENESES et al., 2012) 28 Fonte: MENESES et al., 2012. Nesta imagem, observa-se que a imagem de 8 bits (28 =256) tem detalhes visuais melhores que as imagens de menores resoluções radiométricas de 6, 4 e 2 bits. A imagem de 2 bits possui apenas 4 níveis de cinza. (MENESES et al., 2012) A maioria dos sensores multiespectrais com resolução espacial de 10 a 30 metros trabalha com resoluções radiométricas de 8 bits, isso é, possui capacidade de discriminar até 256 valores de radiância por banda espectral. Já os sensores com alta resolução espacial, com tamanho de pixel de 1 metro, possuem resoluções radiométricas de 10 ou 11 bits (1024 ou 2048 valores digitais). (MENESES et al., 2012) Imagens adquiridas no Brasil O Brasil recebe as imagens dos satélites de sensoriamento remoto para todo o território brasileiro e boa parte da América do Sul através de uma antena de 29 recepção localizada no centro geométrico da América do Sul em Cuiabá-MT. Existem hoje dezenas de satélites de sensoriamento remoto pertencentes a diferentes países. O Brasil pode receber atualmente imagens dos satélites Landsat- 5 e -7, CBERS, SPOT (até o SPOT-4), NOAA-AVHRR, Terra-MODIS e Aqua- MODIS. Imagens do satélite IKONOS-II e de outros satélites de alta resolução espacial podem ser adquiridas sobre o Brasil através de um gravador de bordo dos satélites e posterior transmissão dos dados para uma estação de recepção localizada em outra parte do planeta, por exemplo, EUA. Desde fevereiro de 2001, o Brasil está gravando também as imagens do satélite canadense RADARSAT. Este satélite gera imagens na faixa das microondas na qual a radiação proveniente da superfície terrestre é detectada por meio de antenas, e não através de um sistema de lentes e detectores como é o caso dos demais satélites de sensoriamento remoto ótico destacados neste capítulo. (MAIO et al., 2008) 7 APLICAÇÕES DE SENSORIAMENTO REMOTO O Sensoriamento Remoto possibilita aplicações em inúmeras áreas: agricultura, meio ambiente, geologia, recursos hídricos, estudo de solos, florestas, etc. A vantagem do sensoriamento remoto por satélite é que as informações podem ser atualizadas com frequência devido à característica de repetitividade de aquisição das imagens, e ainda a existência de dezenas de programas espaciais voltados à obtenção de dados para estudos de ambientes continentais, aquáticos e atmosféricos (neste caso com o uso de satélites meteorológicos). (MAIO et al., 2008) Desde 1972, após o lançamento do primeiro satélite de recursos terrestres, o LANDSAT-1, foram feitos muitos estudos de levantamento, análise e monitoramento de recursos naturais com o uso de imagens orbitais. A observação da Terra por meio de sensores remotos é uma forma eficaz e econômica de coletar os dados necessários para monitorar e modelar fenômenos que ocorrem na 30 superfície terrestre, especialmente em países de grande extensão territorial, como o Brasil. País de dimensões continentais, o Brasil enfrenta desafios relativos à ocupação, uso e manejo do seu imenso e diversificado espaço de 8.514.215,3 km2 , com uma população de cerca de 170.000.000 de habitantes (censo IBGE de 2002). (Apud MAIO et al., 2008) A partir da série LANDSAT, os estudos ambientais deram um enorme salto de qualidade, agilidade e número de informações. Desta forma, países em desenvolvimento, como o Brasil, foram os grandes beneficiados com essa tecnologia, pois por meio de seu uso, hoje é possível: o atualizar a base cartogáfica do País; o desenvolver mapas e obter informações sobre áreas minerais, bacias de drenagem, agricultura, florestas; o melhorar e fazer previsões com relação ao planejamento urbano e regional; o monitorar desastres ambientais tais como enchentes, poluição de rios e reservatórios, erosão, deslizamentos de terras; o monitorar desmatamentos; o promover estudos sobre correntes oceânicas e movimentação de cardumes, aumentando assim a produtividade na pesca; o estimar a taxa de desflorestamento da Amazônia Legal; o dar suporte aos planos diretores municipais; o promover estudos de Impacto Ambiental (EIA) e Relatórios de Impacto sobre Meio Ambiente (RIMA); o promover levantamento de áreas favoráveis para exploração de mananciais hídricos subterrâneos; o monitorar mananciais e corpos hídricos superficiais; o promover levantamento integrado de diretriz para rodovias e linha de fibra ótica; o monitorar lançamento e dispersão de efluentes em domínios costeiros ou em barragens; 31 o estimar áreas plantadas em propriedades rurais para fins de fiscalização do crédito agrícola; o identificar áreas de preservação permanente e avaliação do uso do solo; o promover estudos de implantação de polos turísticos ou industriais; o promover avaliação do impacto de instalação de rodovias, ferrovias ou de reservatórios; Vale ressaltar que o uso do sensoriamento remoto reduz o custo dos levantamentos de campo, sendo que o preço por km2 das imagens orbitais é inferior a execução de missões de recobrimentos aerofotogramétricos. (MAIO et al., 2008) Aplicações em Agropecuária O sensoriamento remoto representa hoje um dos principais instrumentos para o monitoramento de uma realidade ampla e dinâmica como nosso país. Através do Centro Nacional de Pesquisa de Monitoramento por Satélite CNPM, conhecido como Embrapa Monitoramento por Satélite, a pesquisa agropecuária brasileira emprega os mais modernos e sofisticados instrumentos para garantir um conhecimento circunstanciado do uso das terras no Brasil, de sua dinâmica espaço- temporal e de seus impactos ambientais. As atividades agrossilvopastoris são responsáveis em mais de 90% pela ocupação das terras. São praticadas diversas culturas desde a escala da subsistência, passando pelas pequenas e médias organizações rurais, até as grandes empresas agro-industriais (Embrapa, 2006). (Apud MAIO et al., 2008) Detecção e Monitoramento de Queimadas As queimadas no Brasil têm sido objeto de preocupação. Elas atingem os mais diversos sistemas ecológicos e tipos de agricultura, gerando impactos 32 ambientais em escala local e regional. No contexto local, elas destroem a fauna e flora, empobrecem o solo, reduzem a penetração de água no subsolo, e em muitos casos causam mortes, acidentes e perda de propriedades. No âmbito regional, causam poluição atmosférica com prejuízos à saúde de milhões de pessoas e à aviação e transportes; elas também alteram, ou mesmo destroem ecossistemas. (MAIO et al.,2008) E do ponto de vista global, as queimadas são associadas com modificações da composição química da atmosfera, e mesmo do clima do planeta. A queimada é parte integrante e necessária de alguns ecossistemas, onde ocorrem naturalmente devido a raios, como no Cerrado, mas apenas uma ou no máximo duas vezes por década, e não tão frequentemente como se constata. (MAIO et al., 2008) No Brasil, a quase totalidade das queimadas é causada pelo Homem, por razões muito variadas: limpeza de pastos, preparo de plantios, desmatamentos, colheita manual de cana-de-açúcar, vandalismo, balões de São João, disputas fundiárias, protestos sociais, e etc. Com mais de 300.000 queimadas e nuvens de fumaça, cobrindo milhões de km2, detectadas anualmente através de satélites, o País ocupa lugar de destaque como um grande poluidor e devastador. (MAIO et al., 2008) Conjugando sensoriamento remoto, cartografia digital e comunicação eletrônica, é realizado, desde 1991, um monitoramento efetivo das queimadas em todo o Brasil (INPE, 2006). Neste sentido, a equipe do Dr. Alberto Setzer (CPTEC/INPE) vem desenvolvendo e aprimorando desde a década de 1980 um sistema operacional de detecção de queimadas. A partir de 1998 o trabalho passou a ser feito conjuntamente com o IBAMA/PROARCO, dando ênfase particular à Amazônia. (Apud MAIO et al., 2008) Os dados são obtidos nas imagens termais dos satélites meteorológicos NOAA quatro vezes ao dia e GOES, oito vezes ao dia, e dos satélites TERRA e AQUA duas vezes por dia. Em seguida, são integrados a dois sistemas geográficos de informações (SpringWeb-Queimadas e TerraLib-Queimadas) que podem ser utilizados pela Internet. As informações são disponibilizadas operacionalmente aos usuários cerca de 20 minutos após as passagens dos satélites. (MAIO et al., 2008) 33 Todo o País e grande parte da América do Sul são cobertos por essas imagens, pois se utiliza recepção das estações do INPE em Cachoeira Paulista, SP e de Cuiabá, MT. Com o Programa de Monitoramento de Queimadas e Prevenção e Controle de incêndios Florestais no Arco do Desflorestamento na Amazônia – PROARCO -. o monitoramento de queimadas é feito para Brasil, Bolívia, Paraguai e Peru. (MAIO et al., 2008) Detecção e Monitoramento de Desmatamento O sistema DETER (Detecção de Desmatamento em Tempo Real) utiliza dados de sensores com alta frequência de observação para reduzir as limitações da cobertura de nuvens: o o sensor MODIS a bordo dos satélites: TERRA e ACQUA (NASA), com resolução espacial de 250 m e frequência de cobertura do Brasil de três a cinco dias; o o sensor WFI a bordo do CBERS-2, com resolução espacial de 260 m e frequência de cobertura do Brasil de cinco dias. Mesmo com a resolução espacial reduzida do MODIS e do WFI, é possível detectar desmatamentos recentes cuja área seja superior a 0.25 km2. (MAIO et al., 2008) As deficiências de resolução espacial são compensadas pela maior freqüência de observação. Isto permite que o DETER forneça aos órgãos de controle ambiental informação periódica sobre eventos de desmatamento, para que o Governo possa tomar medidas de contenção. Como o sistema produz informação em tempo “quase real” sobre as regiões onde estão ocorrendo novos desmatamentos, a sociedade brasileira passa a dispor de uma ferramenta inovadora de suporte à gestão de terras na Amazônia. (MAIO et al., 2008) 34 O objetivo do DETER não é estimar a área total desmatada na Amazônia. (MAIO et al., 2008) Para isto, o INPE continuará a utilizar imagens de melhor resolução dos sensores TM/LANDSAT (30 m) e CCD/CBERS (20 m). Estimativas de áreas desmatadas obtidas a partir do DETER estão sujeitas a erros, devido à pior resolução espacial dos sensores MODIS e WFI/CBERS. (MAIO et al., 2008) O DETER é um projeto do INPE/MCT, com apoio do MMA e do IBAMA e faz parte do Plano de Combate ao Desmatamento da Amazônia do Governo Federal. (Apud MAIO et al., 2008) Desde 1989, o INPE vem produzindo estimativas anuais das taxas de desflorestamento da Amazônia Legal. A partir do ano de 2003, estas estimativas estão sendo produzidas por classificação digital de imagens. A principal vantagem deste procedimento está na precisão do geo-referenciamento dos polígonos de desflorestamento, de forma a produzir um banco de dados geográfico multitemporal. Os dados mais recentes publicados pelo INPE são: - Dados de entrada 2000-2005: Dados de entrada usados para o cálculo das estimativas anuais. - Ano 2002-2003: Taxas de desflorestamento obtidas por classificação de 189 imagens LANDSAT. Após processamento do restante das imagens de Agosto de 2002 a Agosto de 2003, a taxa total confirmada pelo INPE para o período de Agosto de 2002 a Agosto de 2003 é de 24.865 km2. - Ano 2003-2004: Taxas de desflorestamento obtidas por classificação de 207 imagens LANDSAT. O INPE estima que o desmatamento no período de Agosto de 2003 a Agosto de 2004 seja de 27.361 km2. - Ano 2004-2005: Taxas de desflorestamento parcial obtidas por classificação de aproximadamente 115 imagens LANDSAT. O INPE estima que o desmatamento no 35 período de Agosto de 2004 a Agosto de 2005 seja de 18.900 km2, com uma margem de erro de 4%. Aplicações na Área de Saúde Pública Em 1970, Cline escreve o artigo “New eyes for epidemiologists: aerial photography and other remote sensing techniques”, sugerindo que o SR também era aplicável ao monitoramento dos surtos de doenças (Am J Epidemiol 1970 Aug; 92(2):85-9, citado em Correia et al., 2006). (Apud MAIO et al., 2008) A Escola Nacional de Saúde Pública Fundação Oswaldo Cruz vem desenvolvendo estudos para o mapeamento de doenças endêmicas com o uso de recursos de sensoriamento remoto. Os dados levantados são do seguinte tipo: espécie de vegetação e tipo de cultura agrícola; habitat de vetores e reservatórios; fonte de alimentação e áreas de repouso; crescimento da vegetação; chuvas; formação de habitat; movimento de reservatórios, vetores e hospedeiros. (MAIO et al., 2008) Outras informações de Sensoriamento Remoto relacionadas às endemias: Ecótonos; Zona de contato ou transição entre duas formações vegetais com características distintas; Áreas de contato entre homem e vetores; Água permanente; Habitat de larvas e caramujos. (MAIO et al., 2008) É possível citar alguns benefícios do sensoriamento remoto para a Epidemiologia: 1. Ampliar o conhecimento sobre: habitat, parasitas, reservatórios, vetores e hospedeiros. 2. Conhecimento da biogeocenose (unidade de natureza ativa que combina ambientes abióticos e comunidade bióticas, com os quais interagem) das áreas endêmicas. 3. Identificar alterações no ambiente que propiciam eclosão de epidemias 4. Vigilância no tempo e espaço, em diversas escalas. 36 5. Otimizar recursos disponíveis para áreas prioritárias. Outras Aplicações As áreas de atuação do estudo da água por sensoriamento remoto são muito importantes para o meio ambiente, pois sabemos que a Terra é um planeta praticamente aquático com dois terços de sua superfície coberta por água. Os processos que ocorrem nos oceanos são também importantes em relação ao impacto do aquecimento global provocado pelo aumento nas taxas de dióxido de carbono provenientes da queima de combustíveis fósseis. Os oceanos absorvem grande parte da poluição proveniente de derramamentos de óleo, esgotos domésticos e industriais, por isso é importante o monitoramento das águas. Segundo Kampel, (2005), por meio do Sensoriamento Remoto é possível captar dados de pressão, umidade, temperatura da superfície do mar, os valores de TSM podem indicar, por exemplo, uma evolução gradual do fenômeno El Niño. Eventos como o El Niño causam enormes prejuízos materiais e até perdas de vidas humanas, e o potencial efeito do aquecimento global devido ao aumento nos níveisde dióxido de carbono na atmosfera que causam o efeito estufa, enfatizam a importância do monitoramento oceânico realizado com auxílio de satélites para estudos e previsões climáticas. (Apud MAIO et al., 2008) Na oceanografia pesqueira o principal objetivo do uso do Sensoriamento remoto é potencializar o aumento da captura de peixes de interesse, a partir da localização de áreas que apresentam indicações oceanográficas favoráveis à presença dos cardumes, considerando simultaneamente as características biológicas da espécie e a importância da manutenção dos estoques pesqueiros. (MAIO et al., 2008) No Brasil, a utilização de dados de satélite aplicados à pesca teve início no final da década de 70, quando foram utilizadas imagens do satélite NOAA5, no auxílio à determinação de zonas propícias à pesca da sardinha. Existe, para cada espécie de peixe, uma faixa de temperatura considerada ótima para seu 37 metabolismo. As sardinhas, por exemplo, adaptam-se melhor às águas mais frias, com menos de 23ºC. (MAIO et al., 2008) Mais recentemente o monitoramento de animais via satélite (telemetria) tem revelado importantes dados sobre alguns animais de hábitos livres como as tartarugas, lobos-guará, onças, etc. Um bom exemplo vem de pesquisa do Instituto Mamirauá/MCT, no Amazonas. Com ajuda do INPE, oito peixes-boi monitorados por telemetria vêm evidenciando dados valiosos sobre hábitos da espécie - como a migração de até 150 quilômetros em busca de alimentos, entre as áreas de terra firme e planície, conforme os períodos das cheias e vazantes. (MAIO et al., 2008) Meteorologia por Satélite Existem vários tipos de satélites artificiais na órbita da terra, voltados a diferentes fins. Os satélites meteorológicos (chamados satélites geoestacionários) ficam, em relação a Terra, a aproximadamente 35.000 km de distância sobre a linha do equador. O GOES-12 e o METEOSAT são dois exemplos de satélites meteorológicos. Estes dois satélites são os mais usados no monitoramento e previsão de tempo do Brasil. (MAIO et al., 2008) A imagem no canal visível corresponde à energia do sol refletida pelo alvo, existindo somente nos horários em que a luz do sol está presente. È utilizado para identificar os diferentes tipos de nuvens com relação à textura e a capacidade de refletir a radiação do sol, diferenciando as nuvens mais espessas das mais rasas. (MAIO et al., 2008) A imagem no canal de vapor d´água identifica a quantidade de umidade que existe na região média e superior da troposfera (entre 700 e 300 mb tipicamente). È utilizada para determinar se uma massa de ar frio está sufi cientemente seca a ponto de causar geada e também para inferir os padrões de circulação da atmosfera superior. (MAIO et al., 2008) A imagem no canal infravermelho é utilizada na identificação da posição dos sistemas meteorológicos (ex.: Frente Fria) a qualquer momento do dia ou da noite 38 com o mesmo padrão, pois essa imagem identifica a temperatura emitida pelo topo das nuvens. As nuvens formadas por processos convectivos podem alcançar grande desenvolvimento vertical, e apresentar temperaturas de topo bastante frias, com valores menores do que – 70ºC. (MAIO et al., 2008) As aplicações de sensoriamento remoto para estudos da atmosfera terrestre, dos recursos naturais, monitoramento das águas são muitas e de relevância vital para a sociedade. Novos desenvolvimentos trazem mais possibilidades de descobertas e pesquisas em diversas áreas do conhecimento. Um exemplo é o sensor hiperespectral lançado pela NASA, a bordo da plataforma Earth Observing- 1 (EO-1), que coleta dados contínuos em 220 bandas espectrais posicionadas entre 400 e 2.500 nm, com resolução espacial de 30 m e em 16 bits. (MAIO et al., 2008) O volume de dados coletado pelo Hyperion é aproximadamente 75 vezes maior quando comparado às seis bandas óticas do sensor ETM+. Estudos recentes indicam as vantagens do uso de dados obtidos a partir de bandas estreitas, localizadas em específicas posições do espectro, na obtenção de informações qualitativas ou quantitativas da vegetação. (MAIO et al., 2008) 39 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS DIAS, N.W.; BATISTA, G.; NOVO, E.M.M.; MAUSEL, P.W.; KRUG, T. Sensoriamento remoto: aplicações para a preservação, conservação e desenvolvimento sustentável da Amazônia. São José dos Campos: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), 2003 ENVI. Guia do ENVI. Porto Alegre - RS: Sulsoft, 2006. 317 p. FIGUEIREDO, Divino. Conceitos Básicos de Sensoriamento Remoto. Distrito Federal - DF: Companhia Nacional de Abastecimento - CONAB, 2005. GUEDES, J. C. F.; SILVA, S. M. P. da. Sensoriamento remoto no estudo da vegetação: princípios físicos sensores e métodos. Acta Geográfica, v. 12, p. 127-144, 2018. MAIO, Angélica Di et al. Sensoriamento Remoto. Rio de Janeiro: Agência Espacial Brasileira (AEB), 2008. MACHADO, C. A. S.; QUINTANILHA, J. A. Sistema de informação geográfica SIG e geoposicionamento: Uma aplicação urbana. 2008. MENESES, Paulo Roberto et al. Introdução ao Processamento de Imagens de Sensoriamento Remoto. BRASÍLIA: UnB, 2012. 276 p. 40 MOREIRA, M.A. Fundamentos de Sensoriamento Remoto e metodologias de Aplicação, 3ª ed. Viçosa: UFV, 2005, 320p. NOVO, Evlyn Márcia Leão de Moraes; PONZONI, Flávio Jorge. Introdução ao Sensoriamento Remoto. São José dos Campos: DPI/INPE, 2001. 68 p. TULLIO, Leonardo. Aplicações e princípios do sensoriamento remoto. Organizador– Ponta Grossa (PR): Atena Editora, 2018.
Compartilhar