Sensoriamento Remoto (Efeitos atmosféricos)

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Sensoriamento Remoto 
EFEITOS ATMOSFÉRICOS 
Quando se adquire um dado através de um sensor remoto, seja a nível orbital ou suborbital, o 
sinal coletado interage com a atmosfera até atingir o sensor. Assim, torna-se importante conhecer 
os efeitos causados pela atmosfera no sinal medido por um sensor. 
A atmosfera é formada por um conjunto de gases, vapor d’água e partículas, que envolve a 
superfície da Terra. Não existe um limite superior para a atmosfera; verifica-se apenas uma 
progressiva rarefação do ar com a altitude. Geralmente considera-se que a atmosfera terrestre 
possui cerca de 80 a 100 km de espessura. 
Sob o ponto de vista termodinâmico, a atmosfera é um sistema aberto, ou seja, há intercâmbio 
de massa com a superfície terrestre e com o espaço. A fase dispersante é o ar, uma mistura 
homogênea de nitrogênio (78%), oxigênio (21%), argônio (1%), dióxido de carbono e outros 
gases que figuram em pequenas proporções. 
A concentração de vapor d’água na atmosfera é pequena, pois dificilmente ultrapassa 4% em 
volume; é bastante variável (quantidade maior nas regiões tropicais e menor nas regiões polares) 
e, geralmente, diminui com altitude. No entanto, exerce importante influência na aquisição de 
dados por sensoriamento remoto. 
Dois são os processos de atenuação mais importantes que afetam a propagação da radiação 
eletromagnética pela atmosfera: absorção e espalhamento. 
Absorção 
A radiação eletromagnética, ao se propagar pela atmosfera, é absorvida seletivamente 
pelos seus vários constituintes, tais como: vapor d’água, ozônio, dióxido de carbono etc. Dentro 
das faixas do ultravioleta e visível, o ozônio é o principal atenuador por absorção, enquanto que 
na faixa do infravermelho o vapor d’água e o dióxido de carbono são os principais atenuadores 
(Fig. 4). 
Existem, entretanto, ao longo de todo o espectro eletromagnético, regiões onde a absorção 
atmosférica é relativamente pequena; estas regiões são conhecidas como janelas atmosféricas e 
caracterizam-se por possuírem uma boa transmitância. É nessas regiões que são desenvolvidas 
praticamente todas as atividades de sensoriamento remoto. 
 
As principais janelas atmosféricas são: 
 
0,3 – 1,3 m (ultravioleta – 
infravermelho próximo) 1,5 – 1,8 m 
(infravermelho médio) 
2,0 – 2,6 m (infravermelho médio) 
3,0 – 3,6 m (infravermelho médio) 
4,2 – 5,0 m (infravermelho distante) 
8,0 – 14,0 m (infravermelho termal) 
 
Figura 4 – Janelas atmosféricas 
 
Espalhamento 
Enquanto no processo de absorção a radiação eletromagnética é absorvida, transformada 
em outras formas de energia e reemitida em outros comprimentos de onda, no processo de 
espalhamento a radiação solar incidente na atmosfera, ao interagir com esta, gerará um campo 
de luz difusa que se propagará em todas as direções. 
Tanto no processo de planejamento de aquisição de dados por sensores remotos quanto no 
processo de interpretação é importante levar em consideração o fenômeno de espalhamento, pois 
a radiação eletromagnética coletada pelo sistema sensor não provém somente do alvo, uma vez 
que a radiação espalhada pela atmosfera e por outros alvos poderá também atingir o sistema 
sensor, mascarando, total ou parcialmente, a informação desejada. 
 
Comportamento Espectral de Alvos 
O comportamento espectral de um alvo pode ser definido como sendo a medida da 
reflectância deste alvo ao longo do espectro eletromagnético. Por exemplo, a Fig. 5 mostra três 
alvos: água, solo e vegetação, que em uma faixa do espectro eletromagnético compreendida 
Figura 5 – Reflectância da água, vegetação e solo 
entre 0,5 a 2,5 m, apresentam diferentes formas e intensidade de reflectância. Graças a isso, 
podemos discriminar e identificar os diferentes alvos existentes na natureza. 
Minerais e Rochas - Nos minerais e rochas os elementos e substâncias mais importantes 
que determinam as feições diagnósticas na faixa do espectro refletivo (0,4 a 2,5 m) são íons 
ferroso e férrico, água e hidroxila. Os elementos químicos mais freqüentes como o silício, 
alumínio e magnésio possuem interesse secundário. 
 
Solos - O comportamento espectral dos solos é função principalmente da porcentagem de 
matéria orgânica, granulometria, composição mineralógica, umidade e capacidade de troca 
catiônica (CTC). O aumento do conteúdo de matéria orgânica provoca uma diminuição da 
resposta espectral.No que se refere à granulometria, com o aumento da concentração de minerais 
félsicos, a diminuição do tamanho das partículas provoca um aumento nos valores de reflectância 
e a atenuação das bandas de absorção. Ocorre o contrário à medida que se aumenta a 
concentração de minerais máficos. Com relação à umidade e a capacidade de troca catiônica, os 
solos úmidos possuem reflectância mais baixa que os solos secos na faixa do espectro refletivo 
o mesmo ocorrendo com o aumento da capacidade de troca catiônica. 
Vegetação - O comportamento espectral típico de uma folha verde no intervalo espectral 
de 0,4 a 2,5 m é mostrado na FIG. 5. Na região do visível a reflectância é relativamente baixa, 
decorrente da forte absorção da radiação dos pigmentos do grupo da clorofila. Existem duas 
bandas de absorção preeminentes, centradas aproximadamente em 0,48 m, devido à presença 
de carotenos, e 0,68 m, relacionada ao processo de fotossíntese. Destaca-se ainda um pico 
de reflectância em torno de 0,5 
m, correspondente à região verde do espectro visível, o que explica a coloração verde das 
plantas. Na faixa compreendida entre 0,7 a 1,3 m a reflectância passa para valores próximos a 
40%. Este aumento da reflectância está relacionado à estrutura interna celular da folha. Esta alta 
reflectância é importante para que a folha mantenha o equilíbrio no balanço de energia e não se 
superaqueça, evitando assim a destruição da clorofila. O decréscimo gradual dos valores de 
reflectância para comprimentos de onda superiores a 1,3 m é devido à presença da água, com 
pico de absorção próximo a 1,4 e 1,9 m. Todas estas considerações referem-se a uma única 
folha verde isolada e sadia. 
Embora estes dados de uma única folha sejam fundamentais, o seu comportamento espectral 
não pode ser aplicado diretamente para uma planta inteira ou para uma cobertura vegetal. 
Percentualmente, a reflectância de uma cobertura vegetal é consideravelmente menor do que a 
de uma folha verde isolada, devido a diversos fatores como a influência de superfícies 
desfolhadas, mudanças no ângulo de iluminação e orientação das folhas. 
Basicamente, a medida da reflectância espectral da vegetação depende de uma série de fatores 
como as condições atmosféricas, espécie, solo (granulometria, água, nutrientes), índice de área 
foliar (cobertura da vegetação por unidade de área), estado fenológico (variação sazonal), 
biomassa (densidade total de vegetação), folha (forma, posição, água, pigmentação, estrutura 
interna etc.), geometria de medida, tipo de sistema sensor e cobertura da copa. 
 
Água - De um modo geral, a reflectância da água limpa diminui com o aumento dos 
comprimentos de onda, ou seja, na faixa mais utilizada em sensoriamento remoto verificam-se 
as maiores reflectâncias na região do visível, mais especificamente nos comprimentos de onda 
do azul e verde, decrescendo gradualmente na direção do infravermelho. 
À medida que acrescentamos sedimentos na água o pico de reflectância se desloca na direção 
dos maiores comprimentos de onda. Além do mais, a reflectância é maior do que a da água 
limpa. 
Sistemas Sensores 
 
Sensor é um dispositivo capaz de responder à radiação eletromagnética em determinada faixa 
do espectro eletromagnético, registrá-la e gerar um produto numa forma adequada para ser 
interpretada pelo usuário. 
 
Um sistema sensor é constituído basicamente por um coletor, que pode ser uma lente, espelho 
ou antena e um sistema de registro, que pode ser um detetor ou filme. 
 
Os sistemas sensores utilizados na aquisição e registro de informações de alvos podem ser 
classificados segundoa resolução espacial (imageadores e não-imageadores), segundo a fonte 
de radiação (ativos e passivos) e segundo o sistema de registro (fotográficos e não- fotográficos). 
 
Sensores imageadores – são os sistemas que fornecem uma imagem de um alvo. Como 
exemplo podemos citar os scanners e as câmeras fotográficas. 
 
Sensores não-imageadores – são os sistemas que fornecem informações sobre o alvo sem 
produzir imagens; estas informações podem estar contidas em gráficos, tabelas etc. Como 
exemplo destes sensores temos os radiômetros, espectrorradiômetros e termômetros de radiação. 
 
Sensores ativos – os sensores são ditos ativos quando têm uma fonte própria de radiação 
eletromagnética. Como exemplo citamos o radar e uma câmera fotográfica com flash. 
 
Sensores passivos – são os que não possuem fonte própria de radiação. Como exemplo temos: 
radiômetros, espectrorradiômetros e termômetros de radiação. 
 
Sensores fotográficos – são os sistemas sensores que utilizam como fonte de registro um 
filme fotográfico. Como exemplo temos a câmera fotográfica. 
 
Sensores não-fotográficos – são os sistemas que não utilizam como fonte de registro um 
filme. Como exemplo temos: radiômetros, sensor ETM+/Landsat, sensor MSS/Landsat, SPOT. 
 
Os dados de sensoriamento remoto podem ser agrupados em quatro domínios ou resoluções, 
a saber: temporal, radiométrico, espectral, espacial ou geométrico. 
 
Resolução temporal – está relacionada à repetitividade que o sistema sensor possui na 
obtenção de informações dos alvos. Por exemplo, o satélite norte-americano Landsat 7 apresenta 
uma repetitividade de 16 dias. 
 
Resolução radiométrica – entende-se por resolução radiométrica a maior ou menor 
capacidade de um sistema sensor em detetar e registrar diferenças de reflectância e/ou emitância 
dos elementos da paisagem (rocha, solo, água, vegetação etc.). No satélite Landsat, no sistema 
sensor ETM+, as informações dos alvos imageados são registradas em 256 tons distintos de 
cinza ou números digitais. 
 
Resolução espectral – refere-se a melhor ou pior caracterização dos alvos em função da 
largura espectral e/ou número de bandas em que opera o sistema sensor. Uma alta resolução 
espectral é obtida quando as bandas de um sistema sensor são estreitas e/ou quando se utiliza 
um maior número de bandas espectrais. Por exemplo, o sistema sensor ETM+ do Landsat 7 
possui oito faixas espectrais, apresentando, portanto, uma resolução espectral melhor do que o 
sistema sensor MSS (Multispectral Scanners System) deste mesmo satélite. Além do que, o 
ETM+ possui algumas bandas mais estreitas do que o MSS. 
 
Resolução espacial – pode ser definida como sendo a mínima distância entre dois objetos 
(alvos) na qual um sensor pode registrá-los como sendo objetos distintos. Depende das 
características dos detetores, altitude da plataforma, contraste entre os objetos etc. Por exemplo, 
o sistema sensor ETM+ possui resolução espacial de 30 m, nas bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7. 
 
Em sensoriamento remoto, um satélite é um engenho colocado em órbita pelo homem de 
forma a obter informações da superfície da Terra ou de outro astro. 
 
Mesmo tendo funções semelhantes, os satélites artificiais são agrupados em categorias, de 
acordo com os objetivos principais para os quais foram criados. Dentro dessa concepção existem 
os satélites militares, científicos, de comunicação, meteorológicos e de recursos naturais ou 
observação da Terra. 
 
Os satélites para estudos dos recursos terrestres fazem parte do grupo de satélites de 
sensoriamento remoto e monitoramento do meio ambiente, dos quais os mais utilizados no Brasil 
são: o LANDSAT, o SPOT, o CBERS, IKONOS, QUICK BIRD, o TERRA e o 
AQUA, destinados ao levantamento, mapeamento e monitoramento dos continentes e oceanos. 
 
 
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