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1 DELEGAÇÃO DE NAMPULA FACULDADE DE CIENCIAS DE TERRA E AMBIENTE Satélites LANDSAT (Licenciatura em Geologia) Universidade Pedagógica Nampula 2018 2 Índice Introdução.................................................................................................................................... 3 1.LANDSAT ............................................................................................................................... 4 1.2.HISTÓRIA......................................................................................................................... 4 1.3.A SÉRIE LANDSAT ............................................................................................................ 6 LANDSAT-1 ........................................................................................................................... 6 LANDSAT-3 ........................................................................................................................... 7 LANDSAT 4............................................................................................................................ 7 LANDSAT-5 ........................................................................................................................... 8 LANDSAT-6 ........................................................................................................................... 8 LANDSAT-7 ........................................................................................................................... 8 LANDSAT............................................................................................................................... 9 1.4.Características dos satélites LANDSAT ............................................................................. 10 1.5.As grandes Principais Aplicações dos LANDSAT ............................................................. 11 1.6. Sensores Landsat ................................................................................................................ 12 O sensor TM .......................................................................................................................... 13 O sensor ETM ........................................................................................................................ 14 O sensor OLI ......................................................................................................................... 14 O sensor TIRS ....................................................................................................................... 14 O sensor RBV ........................................................................................................................ 14 Sensor MSS ........................................................................................................................... 15 1.7.Conclusão ........................................................................................................................ 16 1.8.Bibliografia ...................................................................................................................... 17 3 Introdução O presente trabalho da Cadeira de teledetecção que tem como tema „‟Landsat‟‟, que é um programa de satélites de observação da Terra de origem Norte americana. Sendo dedicado exclusivamente à observação dos recursos naturais terrestres. É importante referir que a série landsat teve início na segunda metade da década de 1960, a partir de um projecto desenvolvido pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA). Para melhor compreensão do trabalho seguimos com a seguinte estrutura: Introdução; Desenvolvimento; Conclusão; Referencia Bibliografia; Os métodos usados para elaboração deste trabalho, foi com base na busca de algumas obras bibliográficas dignas de menção para o tema e alguns textos de apoio. https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_de_observa%C3%A7%C3%A3o_da_Terra https://pt.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos https://pt.wikipedia.org/wiki/NASA 4 1. LANDSAT LANDSAT, é a nomenclatura de um programa de satélites de observação da Terra de origem Norte americana. A série teve início na segunda metade da década de 1960, a partir de um projecto desenvolvido pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), sendo dedicado exclusivamente à observação dos recursos naturais terrestres. Esse programa foi inicialmente denominado ERTS (Earth Resources Technology Satellite) e em 1975 passou a se denominar Landsat. A série Landsat (Land Remote Sensing Satellite), iniciou em 1972 com o lançamento do satélite ERTS-1. Ela teve sequência com os Landsat 2, 3, 4 e sobretudo com o Landsat 5 e 7. O principal objectivo do sistema Landsat foi o mapeamento multiespectral em alta resolução da superfície da Terra. Esse foi e é de longe o sistema orbital mais utilizado na Embrapa Monitoramento por Satélite no mapeamento da dinâmica espaço temporal do uso das terras e em todas as aplicações decorrentes. A antena do INPE em Cuiabá recebe de forma contínua imagens de todo o território nacional, desde os anos setenta, e isso constitui um enorme e único acervo de dados sobre o país. 1.2.HISTÓRIA O programa, em sua maioria, foi gerenciada pela NASA e pela USGS e envolveu o lançamento de sete satélites. A série Landsat continua em actividade até hoje, o que significa mais de 30 anos contribuindo para a evolução das técnicas de censoriamente remoto em instituições do mundo todo. O primeiro satélite, e também o primeiro desenvolvido para actuar directamente em pesquisas de recursos naturais, foi lançado em 1972 e denominado ERTS-1 ou Landsat-1. Levou dois instrumentos a bordo: as câmaras RBV e MSS. Os mesmos instrumentos estiveram a bordo do Landsat 2 (lançado em 1975) e do Landsat 3 (lançado em 1978), considerados satélites experimentais. No L2 os sensores foram projectados de forma idêntica aos seus antecessores, enquanto no L3 sofreram algumas alterações, principalmente em relação aos canais oferecidos. O Landsat 4 começou a operar em 1982, com o MSS e também uma grande novidade: o sensor TM, projetado para dar suporte às pesquisas nas mais diversas áreas temáticas, especializado em https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_de_observa%C3%A7%C3%A3o_da_Terra https://pt.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos https://pt.wikipedia.org/wiki/NASA https://pt.wikipedia.org/wiki/1975 https://pt.wikipedia.org/wiki/NASA https://pt.wikipedia.org/wiki/United_States_Geological_Survey https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial https://pt.wikipedia.org/wiki/1982 5 recursos naturais. Dois anos mais tarde entraria em órbita o Landsat-5, com os mesmos instrumentos sensores do L4. Embora o MSS do satélite L5 tenha deixado de enviar dados em 1995, o sensor TM encontra-se activo até hoje, oferecendo continuidade aos trabalhos e metodologias desenvolvidas com os produtos do Landsat. Em 1993, o L4 e o L5 já haviam superado sua vida útil e o sexto satélite da série Landsat não conseguiu atingir a órbita terrestre devido à ocorrência de falhas no lançamento. O Landsat 6 foi projetado com o sensor ETM, com configurações semelhantes ao seu antecessor, inovando na inclusão da banda 8 pancromática com 15 metros de resolução espacial. O sensor ETM evoluiu para o sensor ETM+ lançado em 1999 a bordo do Landsat 7. Este instrumento foi capaz de ampliar as possibilidades de uso dos produtos Landsat, oferecendo a sistema, manteve os mesmos intervalos espectrais, ampliou a resolução espacial da banda 6 (infravermelho termal) para 60 metros, além de tornar a banda pancromática operante e permitir a geração de composições coloridas com 15 metros de resolução. O L7 enviou dados completos para a Terra até 2003, quando apresentou avarias de hardware e começou a operar com o espelhocorretor de linha (SLC) desligado. Desde então, as imagens continuam adquiridas e enviadas para a Terra, mas para torná-las aptas à utilização necessitam de correcções prévias e análise de acurácia no posicionamento e calibração dos pixels. A antena de recepção do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) localizada em Cuiabá, capta desde os anos 70 imagens de todo o território brasileiro, o que representa um enorme e único acervo de dados sobre o Brasil. Este sistema orbital é ainda muito utilizado nas pesquisas realizadas pela Embrapa Monitoramento por Satélite. Existe a previsão de que a série Landsat continue, com o lançamento a partir de 2011 do LDCM operando com instrumento OLI. A continuação da série será importante para a utilização e aperfeiçoamento dos algoritmos desenvolvidos ao longo dos últimos 30 anos de pesquisas na área de sensoriamente remoto. https://pt.wikipedia.org/wiki/Cuiab%C3%A1 https://pt.wikipedia.org/wiki/Brasil 6 1.3. A SÉRIE LANDSAT A série LANDSAT teve início na segunda metade da década de 60, a partir de um projecto desenvolvido pela Agência Espacial Americana e dedicado exclusivamente à observação dos recursos naturais terrestres. Essa missão foi denominada Earth Resources Technology Satellite (ERTS) e em 1975 passou a se chamar Landsat. A missão, em sua maioria, foi gerenciada pela National Aeronautics and Space Administration (NASA) e pela U.S. Geological Survey (USGS) e envolveu o lançamento de oito satélites. LANDSAT-1 O primeiro satélite, e também o primeiro desenvolvido para actuar directamente em pesquisas de recursos naturais, foi lançado em 1972 e denominado ERTS-1 ou Landsat-1. Levou dois instrumentos a bordo: as câmaras RBV (Return Beam Vidicon) e MSS (Multispectral Scanner System). LANDSAT-2 1975 Considerado experimental mesmo sensores do anterior. MSS continuou colectando, RBV usado como avaliação operou até 1982. No L2 os sensores foram projectados de forma idêntica aos seus antecessores, enquanto no L3 sofreram algumas alterações, principalmente em relação aos canais oferecidos. Figura: landsat-2 7 LANDSAT-3 (1978) Ainda considerado experimental possuía os mesmos 2 sensores. O RBV foi melhorado. O MSS ganhara uma quinta banda termal, que falhou após o lançamento em 79, a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) assumiu o controlo do Landsat-3 saiu de operação em 1983. Figura: Landsat-3 (1978) LANDSAT 4 (1982) Inovou com o sensor TM (Thematica Mapper), além de manter o MSS abandonou o RBV um ano de lançamento problemas com dois dos painéis solares e ambos os transmissores directos. Colecta de dados pararam Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) solucionou o problema. Satélite transmitia os dados pela fremência K em 1998, a gerência do satélite passou à USGS (junto com o 5) Saiu de operação em 2001. Figura: Landsat 4 8 LANDSAT-5 (1984) Projectado e construído ao mesmo tempo que o 4, carregando os mesmos instrumentos (MSS e TM) 1987: seu transmissor banda Ku falhou, impossibilitando a colecta de dados de fora dos EUA por meio do TDRSS (satélite não armazena dados) MSS foi desligado em 1995, 2005 problemas em suas células solares impossibilitaram a auto-recarga das baterias. Satélite foi suspenso. Problema resolvido em 2006. TM voltou a operar. Ainda opera . Figura: Landsat 5 LANDSAT-6 (1993): A EOSAT falha em lançá-lo. Não conseguiu atingir a órbita com o novo sensor Enhanced Thematic Mapper (ETM) e é perdido LANDSAT-7 (1999): Com o sensor ETM falhas no hardware mas a partir de 2003 ficou cerca de seis semanas sem transmitir problema corrigido, mas necessárias correcções prévias e análise de acuraria no posicionamento e calibração dos pixels. Tem resolução espacial da banda infravermelho termal criação da banda pancromática. 9 Figura: Landsat-7 (1999) LANDSAT 8 Previsto para ser lançado em Dezembro de 2012 pela NASA, posteriormente sob responsabilidade da USGS (Geological Survey) sensor Operational Land Imager (OLI) da Ball Aerospace & Tecnologies Figura: landsat 8 10 1.4. Características dos satellites LANDSAT Missão Land Remote Sensing Satellite (Landsat) Instituiç ões Respons áveis NASA (National Aeronautics and Space Administration ) e USGS (U.S. Geological Survey) País/Reg ião Estados Unidos Satélite LANDS AT 1 LANDS AT 2 LANDS AT 3 LAND SAT 4 LANDS AT 5 LANDS AT 6 LANDS AT 7 LAND SAT 8 Lançam ento 23/07/19 72 22/01/19 75 05/03/19 78 16/07/1 982 01/03/19 84 05/10/19 93 15/04/19 99 11/02/2 013 Local de Lançam ento Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base Vanden berg Air Force Base NASA Kenned y Space Center (KSC) Veículo Lançado r Delta 900 Delta 2910 Delta 2910 Delta 3920 Delta 3920 Titan II Delta-II Atlas-V 401 Situação Atual Inativo (06/01/1 978) Inativo (25/02/1 982) Inativo (31/03/1 983) Inativo (1993) Inativo (22/11/2 011) Inativo (05/10/1 993) Ativo (Interro mpeu recepção no Brasil em 31/05/20 03) Ativo Órbita Polar, helios- síncrona Polar, helios- síncrona Polar, helios- síncrona Polar, helios- síncron a Polar, helios- síncrona Polar, helios- síncrona Polar, helios- síncrona Circula r Altitude 917 km 917 km 917 km 705 km 705 km 705 km 705 km 705 km Inclinaç ão 99,2º 99,2º 99,2º 98,20º 98,20º 98,20º 98,2º 98,2º Tempo de Duração da Órbita 103,3 min 103 min 103 min 99 min 99 min 98,9 min 98,9 min 99 min Horário de 9:30 AM 9:30 AM 9:30 AM 9:45 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:00 AM 1:40 PM 11 Passage m Período de Revisita 18 dias 18 dias 18 dias 16 dias 16 dias 16 dias 16 dias 16 dias Tempo de vida projetad o 1 ano 1 ano 1 ano 3 anos 3 anos 5 anos 5 anos 5 anos Instrum entos Sensores RBV e MSS RBV e MSS RBV e MSS MSS e TM MSS e TM ETM ETM+ OLI e TIRS 1.5. As grandes Principais Aplicações dos LANDSAT Mapeamentos temáticos diversos, na área de recursos naturais, agricultura, silvicultura, pedologia, queimadas, protecção e conservação da natureza, monitoramento ambiental, poluição; Hidrologia, mapeamentos de áreas alagadas, entronização; Prospecção geológica, actualização de mapas e cartas, classificação de tipos de rochas, recursos minerais, mapas geomorfológicos; Mapas de uso e cobertura das terras, actualização de mapas e dados cartográficos, mapas de aptidão agrícola das terras, identificação de áreas irrigadas, mudanças climáticas; Panejamento urbano e regional, infra-estrutura, indicadores sociais, etc. Imagens do satélite Landsat foram utilizadas para mapear o uso e a cobertura das terras do Estado do Maranhão. O mapeamento será integrado ao Zoneamento Ecológico- Económico do Estado, coordenado pela Embrapa Monitoramento por Satélite. Foram testados 24 índices de vegetação de três grupos (razão simples, diferença normalizada e complexos), gerados a partir de imagens do sensor TM/Landsat-5, adquiridas em 2008, para avaliar a correlação entre variáveis espectrais e o esto que de carbono da biomassa aérea de sistemas agro-florestais da região de Tomé-Açu, PA. Foram utilizados dados LiDAR e Landsat TM para analisar métodos de estimativa de biomassa florestal. Apresenta um estudo de caso que demonstra os métodos de estimativa https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#msshttps://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#rbv https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#tm https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#mss https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#tm https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#etm https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#etm+ https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#oli https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/sat/conteudo/missao_landsat.html#tirs 12 de biomassa florestal e análise de incerteza. Os resultados indicam que os dados TM podem fornecer estimativas adequadas de biomassa para a sucessão secundária O mapeamento do uso e cobertura das terras na região Nordeste do Estado de São Paulo foi realizado em duas datas (1988 e 2003) a partir de imagens da série Landsat e traz uma série de informações sobre a evolução tecnológica da agricultura paulista nessa região. A constituição de uma base de dados geográficos sobre a Região Oeste da Bahia, incluindo o mapeamento e o monitoramento do uso e cobertura das terras através de imagens do satélite Landsat contribuíram para avaliar a situação atual, a dinâmica em curso e o impacto de projectos de desenvolvimento regional existentes Coordenado pela Embrapa Monitoramento por Satélite, o Projecto “Brasil Visto do Espaço” publicou de forma inédita mosaicos do satélite Landsat para análise de paisagens de todo o Brasil 1.6. Sensors Landsat Sensor Bandas Espectrais Resoluçã o Espectra l Resoluçã o Espacial Resoluçã o Tempor al Área Imagead a Res. Radiométri ca MSS (Multispectr al Scanner System) (B4) VERDE 0.5 - 0.6 µm 57 x 79 m 18 dias (L1-L3); 16 dias (L4-L5) 185 km 6 bits (L1- L3); 8 bits (L4- L5) (B5) VERMELHO 0.6 - 0.7 µm (B6) INFRAVERMEL HO PRÓXIMO 0.7 - 0.8 µm (B7) INFRAVERMEL HO PRÓXIMO 0.8 - 1.1 µm (B8) INFRAVERMEL HO TERMAL 10.41- 12.6 µm s.d. = sem dados/informações 13 O sensor TM O sensor TM foi lançado a bordo dos satélites Landsat 4 e Landsat 5. Possui separação espectral adequada para oferecer subsídios aos mapeamentos temáticos na área de recursos naturais. Operou com 7 bandas nas regiões do visível, infravermelho próximo, médio e termal. Apresentou melhor resolução espacial, acracia radioeléctrica e posicionamento geométrico em relação ao seu antecessor, o sensor MSS. Os dados do sensor TM foram utilizados em pesquisas e definições de metodologias em amplas áreas do conhecimento científico e tiveram importância singular para a evolução das técnicas desenvolvidas e utilizadas no censoriamente remoto mundial. Sensor Bandas Espectrais Resoluçã o Espectral Resoluçã o Espacial Resoluçã o Tempora l Área Imagead a Res. Radiométric a TM (Themati c Mapper) (B1) AZUL 0.45 - 0.52 µm 30 m 16 dias 185 km 8 bits (B2) VERDE 0.52 - 0.60 µm (B3) VERMELHO 0.63 - 069 µm (B4) INFRAVERMELH O PRÓXIMO 0.76 - 0.90 µm (B5) INFRAVERMELH O MÉDIO 1.55 - 1.75 µm (B6) INFRAVERMELH O TERMAL 10.4 - 12.5 µm 120 m (B7) INFRAVERMELH O MÉDIO 2.08 - 2.35 µm 30 m s.d. = sem dados/informações 14 O sensor ETM O sensor ETM, a bordo do satélite Landsat 7, foi o sucessor operacional do instrumento TM e manteve configurações técnicas muito semelhantes a ele oferecendo a versatilidade e eficiência obtidas nas versões anteriores. Além disso, contribuiu para ampliar o uso dos produtos, pois conseguiu melhorar a acuraria do sistema, ampliou a resolução espacial da banda 6 (infravermelho termal) para 60 metros, além de tornar a banda pancromática operante e permitir a geração de composições coloridas com 15 metros de resolução. Em 31/05/2003 o sensor apresentou problemas de funcionamento e a partir dessa data as cenas do Landsat 7 foram enviadas em modo SLC-Off para serem utilizadas necessitam de correcções prévias e análise de acurácia no posicionamento e calibração dos pixels. O sensor OLI O sensor OLI possui bandas espectrais para colecta de dados na faixa do visível, infravermelho próximo e infravermelho de ondas curtas, além de uma banda pancromática. Avanços tecnológicos demonstrados por outros sensores experimentais da NASA foram introduzidos no sensor OLI, que passou a ter quantificação de 12 bits. A entrada em operação do sensor a bordo do Landsat 8, permite a continuidade dos trabalhos em censoriamente remotos iniciados na década de 1970, com a missão Landsat O sensor TIRS O sensor TIRS possui bandas espectrais na faixa do infravermelho termal. Oferece continuidade a aquisição de dados captados pela banda 6 do TM e ETM+. Os dados do sensor TIRS possuem 100m de resolução espacial, com resolução radioeléctrica de 12 bits e corrigistes com os dados oriundos do sensor OLI. O sensor RBV O sensor RBV esteve a bordo dos três primeiros satélites da série Landsat e foi decisivo para definir as bases dos sensores que seriam lançados no futuro. As câmeras tinham capacidade de obter imagens diurnas que captavam dados de forma instantânea para a área total das cenas, com revisitas de 18 dias. Nos dois primeiros satélites (L1 e L2), o sensor RBV operou no modo multiespectral, com três canais/câmeras (nas regiões do visível e infravermelho próximo) resolução espacial de 80 metros. 15 Sensor MSS O sensor MSS foi lançado a bordo dos cinco primeiros satélites da série Landsat e passou por algumas actualizações durante o tempo. Com excepção do L3 que foi projectado com a banda 8 termal, os demais foram desenhados com quatro canais dispostos nas regiões do visível e infravermelho próximo. Embora projectado com a banda 8, o sensor MSS a bordo do L3 também operou com quatro bandas devido à falha no sensor termal ter ocorrido após o lançamento. Algumas alterações verificadas entre as versões do MSS durante o tempo dizem respeito às próprias características dos satélites, que reduziram o tempo de revisita de 18 para 16 dias e aumentaram a acurácia no armazenamento dos dados de 6 para 8 bits. 16 1.7. Conclusão Depois de termos feito o presente trabalho, proporcionou-nos muitos conhecimentos a cerca do mesmo, e conclui-se que O programa LANDSAT, em sua maioria, foi gerenciada pela NASA e pela USGS e envolveu o lançamento de sete satélites, e dedicado exclusivamente à observação dos recursos naturais terrestres como Mapeamentos temáticos diversos, na área de recursos naturais, Hidrologia, Prospecção geológica, Panejamento urbano e regional. https://pt.wikipedia.org/wiki/NASA https://pt.wikipedia.org/wiki/United_States_Geological_Survey https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial 17 1.8. Bibliografia CULLLEN, John. Status: Landsat & USGS Geography. 2010 .EMBRAPA. Satélite Landsat. 2010. NASA. The Landsat program. 2010. Disponível USGS. Landsat Update Vol 3 Issue 2. 2009a. .USP. Século XX – Astronomia e Astronáutica. Foguetes e Satélites Fundamentos de teledeteccao espacial / Emilio Chuvieco (1990) Elementos de teledeteccao / Carlos Pinilla (1995) Aplicação de tecnologia de percepção remotae da pesquisa marinas: manual introductorio / FAO (1990) Landsat 7 Program Report FY2000 (pdf incluido CD)
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