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SENSORIAMENTO REMOTO II 2021 Prof. Volney Junior Borges de Bitencourt GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 SENSORIAMENTO REMOTO II UNIDADE 1 TÓPICO 1 1 Os tipos de dados espaciais fornecem as informações que um computador necessita para reconstruir os dados espaciais em formato digital. Nos dados matriciais ou raster, temos células de grade (pixels) que representam as propriedades do mundo real. No tipo de dado vetorial, temos pontos, linhas e polígonos que consistem em vértices e caminhos. Os dados vetoriais e matriciais têm suas vantagens e desvantagens. Com relação aos formatos ou estruturas de dados (matriciais e vetoriais), analise as sentenças a seguir: I- O formato matricial (raster) não é importante para o Sensoriamento Remoto. II- O formato matricial é mais simples ao passo que o formato vetorial é mais complexo. III- Resolução e pixel são termos ligados aos dados matriciais. IV- Não há integração e nem interação entre os formatos de dados matriciais e vetoriais. V- O formato de dados vetorial é mais preciso. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Todas as sentenças estão corretas. b) ( ) As sentenças I, II, III e V estão corretas. c) (X) As sentenças II, III e V estão corretas. d) ( ) As sentenças I e III estão corretas. e) ( ) As sentenças I, II e V estão corretas. 2 O primeiro requisito para o Sensoriamento Remoto (SR) é ter uma fonte de energia para iluminar o alvo (área de interesse). Assim como nossos olhos precisam que objetos sejam iluminados para que possamos vê-los, os sensores também precisam de uma fonte de energia para “iluminar” a superfície da Terra, com a posterior mensuração da energia refletida. O sol é a principal fonte natural 3 SENSORIAMENTO REMOTO II de energia. Essa energia está na forma de radiação eletromagnética (REM). Considerando as características de sensores orbitais com relação a sua fonte de energia, analise as sentenças a seguir: I- Sensores ativos não emitem radiação eletromagnética (REM), apenas conseguem captá-las. II- Sensores ativos geram sua própria fonte de REM. III- Os sensores remotos do tipo ‘passivos’ conseguem captar e registrar a REM refletida ou emitida de um alvo. IV- RADAR (Radio Detection and Ranging) e LIDAR (Light Imaging Detection and Ranging) são exemplos de sensores passivos enquanto um radiômetro é exemplo de um sensor ativo. V- Os sensores passivos somente operam na região do micro-ondas. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Todas as sentenças estão corretas. b) ( ) Nenhuma das sentenças está correta. c) ( ) As sentenças II, III e IV estão corretas. d) (X) As sentenças II e III estão corretas. e) ( ) As sentenças I, IV e V estão corretas. 3 Os diferentes produtos oriundos de Sensoriamento Remoto (SR) da superfície da Terra, adquiridos por diferentes plataformas de aquisição de dados (aeronaves e satélites, por exemplo), estão prontamente disponíveis em formato digital; espacialmente, os dados são compostos de elementos de imagem discretos (os pixels), e que são radiometricamente quantizados em níveis de brilho. Além disso, mesmo que os dados não tenham sido gravados originalmente em formato digital (e.g. fotografia aérea antiga), podem ser convertidos em dados discretos com o emprego de digitalizadores. Assim sendo, as imagens oriundas de SR, em espacial as adquiridas por sensores a bordo de satélites, podem ser caracterizados por meio de quatro propriedades principais. A partir do exposto, disserte sobre estas propriedades que definem as imagens de SR. R.: As propriedades que definem os produtos de SR são: resolução espectral, resolução espacial, resolução radiométrica e resolução tem- 4 SENSORIAMENTO REMOTO II poral. Resolução espacial é o menor tamanho de área representada por um sensor ou tamanho do menor objeto que pode ser identificado em uma imagem. GSI (Ground Sampling Interval) é um termo usado como sinônimo para resolução espacial. Na grande maioria das situa- ções, o tamanho de pixel indica a resolução espacial de uma imagem. Resolução espectral corresponde ao número e largura de bandas es- pectrais (comprimentos de onda) medidos (quanto menor a largura do intervalo de bandas captado, maior será a resolução espectral de um sensor). Já a resolução radiométrica, também chamada de nível de quantização, é capacidade do sensor em detectar a intensidade de pequenos sinais, expressos pela quantidade de níveis de cinza (bits). Por fim, a resolução temporal é o tempo de revisita de um sensor para realizar duas medições consecutivas sobre uma mesma área (repe- tibilidade de imagens espectrais de uma mesma área geográfica da superfície da Terra). TÓPICO 2 1 Analise as curvas de reflectância e as imagens ‘A’ e ‘B’. As imagens ‘A’ e ‘B’, oriundas do sensor orbital geoestacionário MeteoSat-8 (2º Geração – MSG), foram feitas com duas bandas (comprimentos de ondas) distintas. Uma delas está no canal 0,6 µm e outra em 0,8 µm. Nitidamente, é possível diferenciar melhor o contato terra/ água em uma dessas imagens. Dessa forma, analise a figura a seguir e assinale a alternativa CORRETA: FONTE: O autor 5 SENSORIAMENTO REMOTO II a) ( ) A imagem ‘B’ foi feita a partir do comprimento de onda de 0,6 µm, pois há uma grande diferença nas curvas de reflectância de todos os materiais, e por isso é mais fácil diferenciar o contato terra/água. b) ( ) A imagem ‘B’ foi feita a partir do comprimento de onda de 0,8 µm, pois não há uma clara diferença nas curvas de reflectância e, por isso, é mais fácil distinguir o contato terra/água. c) ( ) A imagem ‘A’ foi feita a partir do comprimento de onda de 0,6 µm, consequentemente há uma grande diferença nas curvas de reflectância das árvores e das folhas somente, e por isso é mais fácil a distinção do contato terra/água. d) (X) A imagem ‘A’ foi feita a partir do comprimento de onda de 0,8 µm, uma vez que há uma grande diferença nas curvas de reflectância (solo e árvores com uma grande reflectância), possibilitando uma mais fácil distinção do contato terra/ água. e) ( ) Não é possível utilizar o gráfico das assinaturas espectrais para identificar o comprimento de onda central de uma imagem. 2 Atualmente, a maioria dos satélites mede energia refletida em muitos comprimentos de onda, englobando diferentes regiões do espectro eletromagnético. Isso é chamado de imagem multiespectral. Um conjunto de dados multiespectral contém uma enorme riqueza de informações, mas pode ser frustrante tentar interpretar esses dados examinando bandas individuais (em escala de cinza). Contudo, podemos combinar as informações contidas em três faixas (bandas) em uma única imagem colorida, criando uma composição. As composições RBG dependem de sensor para sensor, pois a localização, a existência e a largura da banda são variáveis entre os sistemas sensores. Dessa forma, analise as composições a seguir, feitas a partir de bandas espectrais do OLI (Landsat 8) para um trecho do litoral do Rio Grande do Sul (RS), e assinale a alternativa CORRETA: 6 SENSORIAMENTO REMOTO II FONTE: O autor a) ( ) I composição falsa-cor urbano (R7G6B4); II composição água/ terra (R5G6B4); III composição infravermelho de ondas curtas (R7G5B4). b) (X) I composição em cor natural (R4G3B2); II composição no infravermelho (para vegetação) (R5G4B3); III composição da penetração atmosférica (R7G6B5). c) ( ) I composição em cor natural (R8G1B3); II composição no infravermelho (para vegetação) (R5G5B2); III composição da penetração atmosférica (R1G2B3). d) ( ) I composição falsa-cor (R3G2B1); II composição de saúde vegetal (R4G3B2); III composição infravermelho de ondas curtas (R7G5B4). e) ( ) I composição em cor natural urbano (R6G5B4); II composição de saúde vegetal (R4G3B2); III composição infravermelho termal (R7G5B4). 3 As diferentes características da superfície refletem e absorvem a radiação eletromagnética (REM) de diferentes maneiras. As propriedades de reflectância de um objetodependem do material e de seu estado físico e químico, da rugosidade da superfície e do ângulo da luz solar. A refletância de um material também varia com o comprimento de onda REM. A quantidade de refletância de uma superfície pode ser medida em função do comprimento de onda, isso é conhecido como refletância espectral. A 7 SENSORIAMENTO REMOTO II refletância espectral é uma medida de quanta energia (como uma porcentagem) uma superfície reflete em um comprimento de onda específico. Tendo isso em vista, as assinaturas espectrais e composições de bandas, analise as sentenças a seguir: I- Com relação ao comportamento espectral de alvos, podemos afirmar que geralmente o solo arenoso seco possui alta energia refletida no IV, a água limpa possui baixa reflexão no IV, a água com sedimento em suspensão possui energia refletida no visível e a vegetação sadia (folha verde) possui alta reflexão no IV próximo. II- A principal diferença entre os sensores multiespectrais e os hiperespectrais está na resolução espacial. III- A assinatura espectral da neve e do asfalto são similares, pois são materiais de alto albedo. IV- Uma única banda (imagem) espectral é sempre representada em cores. V- As diferentes composições espectrais são úteis, pois é uma forma de analisar três bandas espectrais simultaneamente, utilizando o sistema RBG de cores. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Todas as sentenças estão corretas. b) ( ) Nenhuma das sentenças está correta. c) ( ) As sentenças I, III e IV estão corretas. d) ( ) As sentenças II e IV estão corretas. e) (X) As sentenças I e V estão corretas. TÓPICO 3 1 Os dados de imagens de sensoriamento remoto (SR) são comumente transformados tanto nos domínios espaciais quanto nos domínios espectrais. As conversões acontecem para melhorar a identificação dos alvos de interesse numa determinada cena (ressaltar objetos). Além disso, algumas operações como 8 SENSORIAMENTO REMOTO II suavização, detecção de limites e ganhos radiométricos e geométricos podem não ser aplicáveis em dados originais, mas são teoricamente simples nos dados transformados. Sobre os métodos compreendidos pelas transformações espectrais de bandas, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Transformada de Fourier, Transformada Wavelet (onduleta) e Transformada de Hough. b) ( ) Transformada de Radon, Transformada Discreta do Cosseno (DCT) e Assinatura Espectral. c) ( ) RGB-IHS, Tasseled Cap e Transformada de Fourier. d) ( ) Tasseled Cap, Análise de Componentes Principais (ACP) e OLI- Landsat 8. e) (X) Tasseled Cap, Análise de Componentes Principais (ACP) e NDVI. 2 Os índices espectrais, especialmente os índices de vegetação, são extremamente importantes no que concerne à agricultura de precisão e identificação de áreas de reflorestamento. Com relação ao conceito de um índice espectral de vegetação, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) É a integração de no máximo duas bandas espectrais, através de operações geométricas (especialmente por meio da soma de bandas), com o objetivo de realçar algumas propriedades das imagens. b) ( ) É a integração de até duas bandas espectrais, através de operações de reflectância (especialmente por meio da multiplicação de bandas), com o objetivo de realçar algumas propriedades das imagens. c) ( ) É a assimilação de no mínimo cinco bandas espectrais, através de operações matemáticas (especialmente por meio da razão de bandas), com o objetivo de realçar algumas propriedades das imagens. d) (X) É a integração de duas ou mais bandas espectrais, através de operações matemáticas (especialmente por meio da razão de bandas), com o objetivo de realçar algumas propriedades das imagens. 9 SENSORIAMENTO REMOTO II e) ( ) É a assimilação de até três bandas espectrais, através de operações matemáticas (especialmente por meio da razão de bandas), com o objetivo de minimizar e generalizar algumas propriedades das imagens. 3 O NDVI (Normalized Difference Vegetation Index/Índice de Vegetação da Diferença Normalizada) e o EVI (Enhanced Vegetation Index/Índice de Realce da Vegetação) são dois dos índices espectrais de vegetação mais utilizados. Tais índices possuem equações diferentes. A respeito destes índices, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) A diferença entre os índices está somente na sensibilidade à água. b) ( ) O NDVI utiliza a reflectância do visível, já o EVI utiliza a banda pancromática. c) (X) O NDVI utiliza as bandas do infravermelho (NIR) e do vermelho, e o EVI utiliza o NIR, o vermelho e também o azul. d) ( ) São índices utilizados apenas para quantificar a vegetação que ocorre em parques de cidades. e) ( ) O NDVI e o EVI utilizam apenas as bandas do infravermelho e do vermelho. 10 SENSORIAMENTO REMOTO II UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 Os sistemas sensores remotos aéreos e orbitais permitem coletar vários tipos de dados. No entanto, existem alguns erros e distorções associados a esta coleta. Dessa forma, é necessário pré- processar os dados de SR, para remover ou compensar os erros e assim, utilizá-los devidamente. Além disso, é importante analisar o nível de processamento elementar que um dado produto de SR foi entregue por alguma agência de distribuição. A respeito das técnicas de pré-processamento, analise as afirmativas a seguir: I- O pré-processamento de imagens de SR consiste basicamente na análise das características geométricas e radiométricas dos sensores, e envolvem correções destas duas propriedades. II- O pré-processamento é somente realizado em composições RGB de sensores presentes na série de satélites Landsat. III- Entre as técnicas de pré-processamento radiométricas, estão: altitude de voo, velocidade de voo e georreferenciamento. IV- Os erros geométricos podem ser sistemáticos ou não sistemáticos, e internos ou externos. V- As correções radiométricas levam em conta a presença da atmosfera. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I, II e III estão corretas. b) ( ) As afirmativas I, III e V estão corretas. c) (X) As afirmativas I, IV e V estão corretas. d) ( ) Todas as alternativas estão corretas. e) ( ) Nenhuma das alternativas está correta. 2 A aplicação de operações matemáticas em imagens de satélite é uma etapa importante no processamento de imagens, e é muito utilizada tanto para realçar similaridades quanto diferenças entre bandas ou imagens espectrais. São técnicas realizadas pixel a pixel. Uma das mais importantes consiste na divisão ou razão de 11 SENSORIAMENTO REMOTO II bandas (que são utilizadas para produzir os índices espectrais de vegetação). Além disso, há algumas outras operações importantes como a soma (adição), a subtração e a multiplicação. Sobre o objetivo geral destas três operações aritméticas, assinale a alternativa CORRETA: a) (X) A soma é utilizada para minimizar a presença de ruído. A subtração é usada para realçar diferenças espectrais e a multiplicação, embora menos comum, pode ser utilizada para ressaltar (realçar) feições geomorfológicas. b) ( ) A soma é utilizada para produzir os índices espectrais da água. A subtração é usada para minimizar e generalizar diferenças espectrais e a multiplicação, embora menos comum, pode ser utilizada para ressaltar feições geomorfológicas. c) ( ) A soma é utilizada para aumentar a presença de ruído. A subtração é usada para realçar grandes diferenças espectrais e a multiplicação, embora menos comum, pode ser utilizada para ressaltar similaridades nas bandas espectrais. d) ( ) A soma é utilizada para realçar pequenas diferenças espectrais. A subtração é usada para realçar similaridades espectrais e a multiplicação, embora menos comum, pode ser utilizada para não ressaltar similaridades nas bandas espectrais. e) ( ) Todas as operações aritméticas só são utilizadas para realçar similaridade entre bandas ou diferentes imagens. 3 No processamento digital de imagens, as estatísticas das imagenssão apresentadas em um histograma em tons de cinza (estes histogramas representam a distribuição de frequência dos valores de cinza dos pixels). A forma e arranjo de um histograma descreve a faixa de contraste de uma imagem espectral, e permite caracterizá-la com relação a sua homogeneidade ou heterogeneidade de valores. Uma distribuição de escala de cinza com um máximo extremo indica pequeno contraste. Observe as imagens e os histogramas a seguir e, em seguida, assinale a alternativa CORRETA: 12 SENSORIAMENTO REMOTO II FONTE: Adaptada de: <https://seos-project.eu/>. Acesso em: 19 nov. 2020. a) ( ) O histograma A pertence a imagem 2, e foi utilizada alguma função de concentração de valores do histograma para melhorar a visualização. b) ( ) O histograma B pertence a imagem 2, e foi utilizada alguma função de concentração de valores do histograma para melhorar a visualização. c) ( ) O histograma A pertence a imagem 1, e foi utilizada alguma função de concentração de valores do histograma para melhorar a visualização. d) (X) O histograma B pertence a imagem 2, e foi utilizada alguma função de espalhamento ou expansão de valores do histograma para melhorar a visualização. e) ( ) O histograma B pertence a imagem 2, e não foi utilizada funções de espalhamento ou expansão de valores do histograma, pois os histogramas são fixos. 13 SENSORIAMENTO REMOTO II TÓPICO 2 1 O imageamento por sistemas sensores, especialmente os que ficam a bordo de satélites, fornecem uma visão consistente e constante da Terra. Tais sensores, com o intuito de atender as diferentes necessidades, mostram uma grande variedade de resolução espacial, espectral, radiométrica e temporal. Normalmente, os sensores adquirem imagens em várias bandas do espectro eletromagnético, na região do visível e nas regiões em que os olhos humanos não enxergam. No entanto, eles não conseguem combinar uma alta resolução espectral junto a uma alta resolução espacial. Nesse contexto, um procedimento interessante está na fusão de imagens. Sobre o que conceitua a técnica mencionada, assinale a alternativa CORRETA: a) (X) A Fusão permite combinar imagens com diferentes resoluções espaciais e espectrais, sem perder a informação radiométrica. Brovey, IHS e ACP são exemplos de algoritmos de fusão de imagens. b) ( ) O Fusionamento permite combinar rasters somente com diferentes resoluções espectrais, mas há uma grande perda a informação radiométrica. Brovey, IHS e ACP são exemplos de algoritmos de fusão de imagens. c) ( ) A Fusão de imagens permite somente combinar imagens com as mesmas resoluções espaciais e espectrais, no entanto há perda da informação radiométrica. Brovey, Tasseled Cap e ACP são exemplos de algoritmos de fusão de imagens. d) ( ) O Fusionamento funciona para combinar imagens com diferentes resoluções temporais e radiométrica, aumentando a informação espacial. RGB e IHS são exemplos de algoritmos de fusão de imagens. e) ( ) A Fusão permite combinar imagens com diferentes resoluções espaciais e espectrais, mas há grande perda da informação espacial. Brovey, IHS e ACP são os únicos algoritmos de fusão de imagens. 2 A análise de dados oriundos do Sensoriamento Remoto armazenados em formato matricial (rasters), comumente associadas às imagens, pode ser realizada num nível de menor 14 SENSORIAMENTO REMOTO II escala (e.g. pixel) ou num nível de maior escala (e.g. cena completa). Não obstante, podemos ainda realizar procedimento para juntar mais de uma imagem, transformando rasters separados em um único. Além disso, podemos também diminuir uma imagem para uma área menor, sem mudar as informações nela presentes. Nesse contexto, os mosaicos e os recortes (clip e extraction) são duas operações muito empregadas em imagens de SR. Dessa forma, disserte brevemente sobre o intuito de cada uma destas classes de operações. Além disso, exemplifique. R.: Os mosaicos, que é o nome da operação de agregar mais imagens em uma só, facilitam o processamento dos dados. Esta facilitação se refere à aplicação dos procedimentos de tratamento das imagens, mas pode aumentar o custo computacional (o raster formado se torna mais “pesado”). Podemos imaginar que vamos ter que produzir um índice de vegetação (e.g. NDVI) para uma área de 10 mil ha. Uma única cena de satélite não abarcará toda a área. Uma solução é fazer um mosaico de imagens antes de iniciar a confecção do NDVI. Já os recortes, que diminuem o volume dos dados (isto é, só vamos trabalhar com a parte de uma cena que realmente nos interessa), vão aumentar a velocidade das análises, diminuindo o custo computacional. Por exemplo, imagi- ne que você tenha que produzir um NDVI para um pequeno parque no centro de uma cidade e que você possui uma cena muito grande. É recomendável diminuir a quantidade de dados a serem tratados para maximizar as análises. 3 A segmentação de imagens permite sua divisão em áreas ou regiões que possuem uma homogeneidade espectral. É um processamento feito antes das demais técnicas de classificação digital de imagens. Dois limiares são definidos pelos usuários na segmentação: o grau de similaridade (valor abaixo em que duas regiões serão consideradas similares e então serão englobadas em uma única região) e a área (valor mínimo de área, expresso em quantidade/número de pixels, com o intuito que uma região seja dividida). Há algumas formas ou processos diferentes de segmentar uma imagem em regiões. Sobre o que apresenta dois destes processos segmentadores de imagens, assinale a alternativa CORRETA: 15 SENSORIAMENTO REMOTO II a) ( ) Descontinuidades e similaridades. b) ( ) Matriz de polígonos e similaridades. c) ( ) Similaridade e área. d) (X) Crescimento de regiões e detecção de bordas/limites. c) ( ) Detecção de bacias e descontinuidades. TÓPICO 3 1 Classificação digital é o procedimento que visa extrair informações de imagens com o intuito de reconhecer padrões e objetos homogêneos, com o objetivo de mapear e identificar locais da superfície da Terra que correspondam aos temas (classes) de interesse por parte do usuário. Em outras palavras, o objetivo central da classificação consiste em categorizar os pixels de uma imagem de entrada em um único raster que possui várias classes. Sobre as duas propriedades que são mais utilizadas nas classificações, assinale a alternativa CORRETA: a) (X) Padrão espectral e padrão espacial. b) ( ) Padrão radiométrico e segmentação. c) ( ) Padrão espacial e verdade terrestre. d) ( ) Verdade terrestre e análise multitemporal. e) ( ) Matriz de confusão e padrão espectral. 2 A classificação não supervisionada é o nome do conjunto de técnicas que permitem os agrupamentos de pixels com características comuns, que são baseados na análise de software de uma imagem sem que o usuário forneça classes características espectrais de referência. O computador usa algoritmos para determinar quais pixels estão relacionados (os que são mais similares) e os agrupa em classes ou temas. Entretanto, o usuário deve ter conhecimento da área a ser classificada quando os agrupamentos de pixels com características comuns produzidos pelo computador tiverem que ser relacionados às características reais no solo (áreas agrícolas, áreas urbanas, florestas etc.). Diante deste contexto, assinale a alternativa CORRETA: 16 SENSORIAMENTO REMOTO II a) ( ) Para aumentar a qualidade da classificação não supervisionada, o usuário pode selecionar áreas homogêneas espectralmente (áreas de treinamento). b) (X) O usuário pode especificar qual algoritmo o software usará e o número desejado de classes no raster de saída, mas não “ajuda” no processo de classificação. c) ( ) A classificação não supervisionada possui a vantagem que classificam corretamente todos os pixels de uma dada imagem de entrada em todas as análises. d) ( ) Na classificação não supervisionada, o usuário vai definir os limites de quão similares os pixelsdevem ser para serem agrupados de acordo com as áreas de treinamento. e) ( ) Embora seja uma técnica consagrada, não é possível aferir a qualidade de uma classificação não supervisionada. 3 A classificação supervisionada é baseada na ideia de que um usuário pode selecionar pixels de amostra em uma imagem que são representativos de classes específicas e conhecidas e, em seguida, orientar o software de processamento de imagem para usar esses locais ou áreas de treinamento como referências para a classificação de todos os outros pixels na imagem. As áreas de treinamento são selecionadas com base no conhecimento do usuário, e são espectralmente homogêneas. Neste tipo de classificação, o usuário tem uma participação muito mais efetiva. Diante disto, disserte brevemente sobre seus passos ou etapas elementares. R.: Obviamente que os números e a caracterização das etapas de for- ma mais detalhada variam de autor para autor, mas podemos elen- car três grandes fases ou passos na classificação supervisionada. O primeiro é o estágio de treinamento, na qual o usuário coletará os valores numéricos dos pixels das áreas de treinamento (locais homo- gêneos). O segundo passo consiste na implementação do algoritmo escolhido (estágio de classificação), na qual o computador comparará os pixels desconhecidos da imagem de entrada com o padrão espec- tral das áreas de treinamento, classificando-os nas classes com os va- lores mais similares. O terceiro e último passo consiste na apresenta- ção dos resultados, que é um raster com os pixels exibindo a classe e não o número digital (nível de cinza/brilho). 17 SENSORIAMENTO REMOTO II UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Uma das principais finalidades do Sensoriamento Remoto (SR) é interpretar as imagens ou os resultados das rotinas de processamento de imagens digitais; afinal, adquirimos imagens de SR com o intuito de observar algo nela (extraindo informações). Essa interpretação pode ser conceituada como o ato de examinar fotografias aéreas/imagens de satélite com o objetivo de identificar objetos/alvos/feições/áreas homólogas e julgar seu significado. Alguns elementos comuns para realizar a interpretação da imagem são: localização, tamanho, forma, sombra, tom/cor, textura, padrão, altura/profundidade e local/ situação/associação. Isto posto, observe a figura a seguir. Trata- se de uma imagem do IKONOS (1 m de resolução espacial), que mostra um trecho de diferentes tipos de vegetação. Assim, disserte sobre qual (ou quais) elemento utilizamos para poder discernir os tipos de cobertura do solo na imagem e se é possível verificar se há interferência antrópica/cultural nesta área. FIGURA – VEGETAÇÕES FONTE: Adaptada de <https://bit.ly/3oFveN3>. Acesso em: 23 nov. 2020. 18 SENSORIAMENTO REMOTO II R.: A cor geral é a mesma (aspecto em verde, por causa da assinatu- ra espectral das folhas das árvores), embora haja certa diferença nos tons. Portanto, não é a reflectância o principal elemento de interpre- tação visual que utilizamos ao bater o olho na imagem, pois percebe- mos que há diferentes coberturas do solo (vegetações diferentes). De fato, o principal elemento que utilizamos para diferençar a cobertura é a textura (em segundo lugar, podemos destacar o padrão). A textura é um auxílio importante na interpretação da imagem visual, especial- mente para imagens de alta resolução espacial. Já o padrão é o arranjo e a organização espacial da textura. A porção triangular no lado infe- rior esquerdo, que ocupa quase metade da imagem, é uma plantação (árvores regularmente espaçadas). A porção no canto superior direito da imagem apresenta uma textura diferente, com padrão irregular, e corresponde a uma floresta natural. Já no canto inferior direito a textura da cor é mais homogênea, e pode corresponder a um campo/ gramado com algumas árvores isoladas. 2 A interpretação de imagens é a forma mais básica de análise de SR, consistindo na identificação manual de características em uma imagem por meio de sua observação por um intérprete. A interpretação da imagem é baseada em elementos (também chamadas de atributos de imagem) que são inerentes às imagens. Este método pode ser altamente confiável, e uma ampla variedade de características pode ser identificada, como tipo e condição de vegetação e características antrópicas, estradas e atividade de extração mineral, por exemplo. Observe a figura a seguir (imagem de satélite disponível no Google Earth) e utilizando os conhecimentos adquiridos nesta seção, identifique os recursos/ alvos enumerados (caso necessário, pesquise pelas coordenadas no Google Earth para melhor visualizar o local). Sobre o exposto, assinale a alternativa CORRETA: 19 SENSORIAMENTO REMOTO II FONTE: Adaptada de <http://bit.ly/3bEVYcR>. Acesso em: 23 nov. 2020. a) ( ) I corresponde a uma piscina olímpica; II é uma rodovia; III é um rio canalizado e IV é uma área de cultivo agrícola. b) ( ) I corresponde a um estádio de futebol; II é um rio; III é uma estrada e IV é uma fábrica (galpões grandes). c) ( ) I é uma pista de corrida; II é uma rodovia; III é um rio canalizado e IV é uma área industrial (talhados grandes). d) (X) I corresponde a um estádio de futebol; II é um rio; III é uma área residencial (telhados pequenos) e IV é uma fábrica (galpões grandes). e) ( ) I é um aeroporto; II é uma estrada marginal de uma rodovia; III é uma rodovia e IV é parque urbano com muitas árvores. 3 Uma chave de interpretação é um conjunto de diretrizes usado para ajudar os intérpretes a identificar rapidamente os objetos em uma imagem. A determinação do tipo de chave e do método de apresentação a ser empregado dependerá de fatores como o número de alvos a serem identificados e variabilidade Coordenadas: Lat. 29°58'21.62"S e Long. 51°11'52.61"O 20 SENSORIAMENTO REMOTO II normalmente encontrada em cada classe de recursos ou objetos da chave. Alguns autores afirmam que, como regra geral, as chaves são mais facilmente construídas e usadas para a identificação de objetos e feições artificiais do que para vegetação natural e formas de relevo. Dependendo da maneira como as feições diagnósticas são organizadas, dois tipos de chaves são geralmente reconhecidos. Sobre a nomenclatura utilizada para estes dois tipos de chaves, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As chaves de interpretação podem ser de uso do solo ou de área urbana. b) ( ) As chaves de interpretação podem ser de orientativas ou sistemáticas. c) ( ) As chaves de interpretação podem ser de área urbana ou de área rural. d) (X) As chaves de interpretação podem ser de seleção ou de eliminação. e) ( ) As chaves de interpretação podem ser de objetivas ou subjetivas. TÓPICO 2 1 Remoto significa algo que não está exatamente em contato físico e Sensoriamento significa obter informações (dados como temperatura, pressão, reflexão etc.) por meio de equipamentos detectores. Assim, sabemos que o Sensoriamento Remoto (SR) é o processo de adquirir informações, detectar, analisar e monitorar características físicas de uma área ou objeto por meio do registro de sua radiação eletromagnética (REM) refletida ou emitida. Os satélites, que são plataformas orbitais de sistemas sensores, desempenham um papel importante no desenvolvimento de muitas tecnologias, como mapeamento do uso e ocupação do solo, sistemas digitais de posicionamento por satélite (e.g. GPS, GNSS, GLONASS), planejamento urbano, monitoramento de vegetação, e muitas outras. Existe uma grande variedade de sensores com diferentes resoluções: espacial, temporal, 21 SENSORIAMENTO REMOTO II radiométrica e espectral para as mais diversas aplicações. O usuário deve ter o conhecimento sobre os produtos e sensores, com o intuito de escolher a melhor imagem para seu objetivo. Sobre os diferentes tipos de imagem e sua possível aplicação, associe os itens, utilizando o código a seguir. I- Identificar queimadas e ilhas de calor. II- Previsão do tempo. III- Analisaralvos urbanos. IV- Mapear locais cobertos por nuvens. V- Monitorar o desmatamento da Floresta Amazônica (área maior que 900 m² - 30 × 30 m). ( ) Imagens com alta resolução espacial. ( ) Imagens com média resolução espacial. ( ) Imagens de radar. ( ) Imagens do infravermelho termal. ( ) Imagens de alta resolução temporal. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) III – I – IV – V – II. b) ( ) II – III – V – IV – II. c) ( ) I – II – III – IV – V. d) ( ) V – IV – III – II – I. e) (X) III – V – IV – I – II. Justifique sua resposta. R.: I – Os grandes centros urbanos apresentam regiões com diferen- tes temperaturas médias, de acordo com o local (as áreas centrais cos- tumam ser mais quentes que as áreas periféricas). Isso forma verda- deiras ilhas com temperaturas mais altas, as chamadas ilhas de calor. Além disso, as queimadas também representam uma área com tem- peraturas muito altas. Dessa forma, tanto as queimadas (naturais ou artificiais) quanto as ilhas de calor podem ser captadas por sensores que produzem imagens no infravermelho termal. II– Os fenômenos meteorológicos são dinâmicos (como sabemos, 22 SENSORIAMENTO REMOTO II o tempo pode mudar de uma hora para outra). Por isso são necessárias imagens com uma alta resolução temporal. III– Os objetos urbanos são relativamente pequenos, da ordem de metros, e isto requer imagens com uma alta resolução espacial. IV– A nuvens bloqueiam os sensores ópticos. Dessa forma, é necessário utilizar dados de radar para locais com grande cobertura de nuvens (lembre-se das janelas atmosféricas). V– O monitoramento de grandes áreas de desmatamento pode ser feito por meio de imagens de média resolução espacial (em algumas ocasiões, até mesmo imagens de baixa resolução espacial podem ser utilizadas, como imagens do Landsat 8). No entanto, para áreas menores, é preferível utilizar imagens de alta resolução (e.g. CBERS 4-A). 2 Os satélites Landsat 7 e Landsat 8 orbitam a Terra a uma altitude de 705 quilômetros em uma faixa de 185 quilômetros, movendo- se de Norte a Sul em uma órbita síncrona do Sol. Cada satélite faz uma órbita completa a cada 99 minutos, perfazem cerca de 14 órbitas completas a cada dia e cruzam todos os pontos da Terra uma vez a cada 16 dias. Sem dúvidas, a série Landsat é um marco no Sensoriamento Remoto (SR) mundial. Situação hipotética: como as imagens Landsat 8 OLI são gratuitas, um tomador de decisão de uma Prefeitura resolveu consultar um profissional em Geoprocessamento para saber da viabilidade das imagens deste sensor para aplicações em Uso do Solo, principalmente para mapeamento de alta resolução espacial com vistas para o cálculo e cobrança de IPTU (terrenos de 12 × 15 m). Disserte sobre o satélite mencionado, se é recomendado para esta aplicação. R.: O profissional vai indicar que este sensor não serve para tal apli- cação, uma vez que o tamanho do pixel do Landsat 8 é 30 m (sem fusionamento). Dessa forma, é possível consultar a tabela 1 e indicar os seguintes sistemas sensores e métodos: fotografia aérea estereoscó- pica de alta resolução pancromática, colorida ou infravermelha (CIR); imagem de satélite de alta resolução espacial (< 1 x 1 m: IKONOS, QuickBird, OrbView-3, WorldView 2); SPOT (2,5 m); CBERS-4A, sa- télites PLANET, dentre outros. 3 O Modelo Digital de Elevação (DEM) é um conjunto de dados 23 SENSORIAMENTO REMOTO II cartográficos digitais em três coordenadas (XYZ); isto é, o valor Z é a altitude. São matrizes de valores de elevação regularmente espaçados referenciados horizontalmente para uma projeção de coordenadas planas ou para um sistema de coordenadas geográficas. Podemos entender o MDE como uma classe genérica que abrange dois tipos de modelos: Modelo Digital de Superfície (MDS) e Modelo Digital de Terreno (MDT). O primeiro inclui as altitudes de prédios, árvores etc., ao passo que o segundo termo se refere à superfície da Terra sem construções (superfície “nua” do terreno). Tais modelos possuem inúmeras aplicações para os usuários de SR e de Geoprocessamento. Sobre os diferentes tipos de MDE, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Os MDEs só podem ser produzidos por Estação Total e por RTK. b) ( ) Os MDS, por incluírem edificações, possuem pouca utilidade. c) ( ) Os MDT são produzidos somente por técnicas espectrais. d) ( ) A confecção de um MDE a partir de SR é muito custosa e pouco eficiente. e) (X) Em termos de SR, é possível produzir um MDE por meio de estereogrametria e interferometria por radar.
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