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INTRODUÇÃO O sensoriamento remoto é uma tecnologia constituída de equipamentos modernos (sensores) com o objetivo de estudar a superfície e o ambiente terrestre por meio da interação entre a radiação eletromagnética e os alvos encontrados na superfície terrestre (NOVO, 1989). No sensoriamento remoto, existem diversos tipos de sensores que são utilizados para se obter informações sobre a superfície terrestre, no entanto, eles possuem classi�cações de acordo com o tipo de informação obtida quanto ao nível de aquisição de dados e, principalmente, pela fonte de energia que é utilizada pelo sensor. Além disso, cada tipo de sensor pode oferecer uma informação diferente, portanto, é muito importante saber como os sensores funcionam, suas características e como são classi�cados, a �m de ser possível, posteriormente, utilizar os produtos gerados pelo mesmos, bem com suas aplicações. Vamos lá? Bons estudos! Aula 1 DIFERENTES TIPOS DE SENSORES REMOTOS Conhecer e ser capaz de aplicar os fundamentos gerais sobre sensoriamento remoto. SENSORIAMENTO REMOTO Aula 1 - Diferentes tipos de sensores remotos Aula 2 - Diferentes tipos de resolução Aula 3 - SIG e sensoriamento remoto Aula 4 - Tecnologia digitais em SIG Aula 5 - Revisão da unidade Referências 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 1/28 O QUE É SENSORIAMENTO REMOTO E RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA? Você sabe o que signi�ca sensoriamento remoto e o que é um sensor remoto? Há muito tempo, o sensoriamento remoto foi de�nido como uma tecnologia que adquire informações sobre os objetos sem ter contato físico com eles, no entanto, essa de�nição abrange um grande campo de tecnologia; um exemplo é o telescópio, que é uma ferramenta utilizada para se obter informações dos astros sem que haja um contato direto com eles, no entanto, nesse caso, não é um equipamento ligado às tecnologias do sensoriamento remoto — aliás, seguindo essa premissa, o olho humano também pode ser considerado um sensor remoto. Então, para contornar essa situação, foi de�nido que sensoriamento remoto é uma tecnologia que utiliza sensores para extrair informações sobre alvos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles e sem que o ser humano seja parte fundamental do processo de aquisição de informações (RESS, 2001). Essa de�nição, apesar de ser mais restritiva, ainda continua ampla com relação ao tipo de informação que se deseja registrar e o tipo de energia envolvida nesse processo. A partir disso, surgiu a seguinte de�nição: o sensoriamento remoto é uma tecnologia que utiliza sensores para extrair informações sobre alvos ou fenômenos a partir da radiação eletromagnética e sem que haja contato direto entre eles, bem como que o ser humano seja fundamental no processo de aquisição de informações (ELACHI, 1987). Ainda assim, existem várias fontes de energia eletromagnética que podem ser consideradas no universo, porém o sensoriamento remoto se concentra nas interações de energia voltadas para a superfície terrestre. Assim, Novo (1989) de�niu que sensoriamento remoto é uma tecnologia que consiste no uso de equipamentos modernos (sensores) com o objetivo de se estudar a superfície e o ambiente terrestre por meio da interação entre a radiação eletromagnética (REM) e os alvos encontrados na superfície terrestre. Mas o que é essa radiação eletromagnética? Trata-se de uma combinação de um campo elétrico e de um campo magnético que se propagam através do espaço, transportando energia. O sol é a principal fonte de radiação eletromagnética disponível para o sensoriamento remoto da superfície terrestre; para que o processo de coleta funcione, ou seja, para que exista o sensoriamento remoto, é necessário que algumas condições sejam satisfeitas, tais como: existência de uma fonte de radiação eletromagnética; propagação de radiação pela atmosfera; incidência da radiação eletromagnética sobre a superfície (ou seja, a REM deve atingir o alvo); ocorrência de interações entre a REM e os objetos (alvos) presentes na superfície terrestre; e produção de radiação que retorna ao sensor (a REM deve interagir com o alvo e ser propagada até o sensor). Ao atingir um objeto, a radiação eletromagnética pode ser re�etida (re�ectância), absorvida (absortância) ou transmitida (transmitância). A re�ectância é a razão entre a radiação re�etida e a radiação incidente numa superfície; a absortância é a razão entre a radiação absorvida e o �uxo radiante incidente numa determinada superfície; e a transmitância é a razão entre radiação transmitida e a radiação incidente em uma superfície. Portanto, entender as de�nições sobre sensoriamento remoto e como a radiação eletromagnética interage com os sensores e alvos é de fundamental importância para se conhecer e saber utilizar os dados provindos dessa tecnologia. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 2/28 Imprimir CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Você sabia que os sensores utilizados no sensoriamento remoto seguem uma classi�cação de acordo com suas características? Os sensores possuem classi�cações de acordo com o tipo de dado que se quer obter, a altitude, a plataforma utilizada e a fonte de energia utilizada pelo sensor. Os sensores, geralmente, são acoplados a plataformas, que de�nem o nível de aquisição dos dados; a partir disso, os sensores são classi�cados como terrestres (drones, equipamentos de laboratório e equipamentos de campo), aéreos (aviões, helicópteros) e orbitais (satélites), ou seja, são classi�cados quanto à altitude da superfície terrestre, em que se obtém o dado. Os sensores podem ser, ainda, classi�cados quanto ao tipo dado obtido, ou seja, podem ser imageadores e não imageadores. Vamos conhecê-los? Sensores imageadores obtêm uma imagem da superfície observada como resultado e fornecem informações sobre a variação espacial da resposta espectral da superfície observada; já os sensores não imageadores não geram imagem da superfície observada, como os espectrorradiômetros (assinatura espectral) e radiômetros (saída em dígitos ou grá�cos), que são essenciais para aquisição de informações precisas sobre o comportamento espectral dos objetos. Por último e não menos importante, os sensores são classi�cados em ativos e passivos; os equipamentos ativos (Figura 1) fornecem a energia para imagear, tais como os radares, que emitem micro-ondas; já os sensores passivos (Figura 2) utilizam fonte de energia externa, e, nesse caso, a principal fonte de energia é a luz solar. Figura 1 | Sensoriamento remoto orbital por meio de sensor ativo Fonte: Araújo (2017, p. 19). Figura 2 | Sensoriamento remoto orbital por meio de sensor passivo Fonte: Araújo (2017, p. 19). 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 3/28 Você sabe quais são as características da radiação eletromagnética? Essa última classi�cação de sensores envolve as propriedades e características da radiação eletromagnética, que pode ser interpretada a partir do espectro eletromagnético (Figura 3), que contém os diferentes comprimentos de onda e frequência (hertz). O espectro eletromagnético é dividido em radiação não ionizante, que compreende os comprimentos de onda maiores e baixa frequência, como as ondas de rádio, de televisão, de internet, de celular, as micro-ondas, a faixa do infravermelho e, também, a luz visível, que compõe todas as cores que vemos. A parte do espectro ionizante compreende os raios ultravioletas, que têm por característicascomprimentos de onda menores e maior frequência, possuindo, assim, mais energia que a radiação não ionizante; além disso, devido ao fato de os raios ultravioletas possuírem mais energia, podem penetrar na pele, por isso, usamos �ltro/protetor solar. Já os raios-X possuem mais energia que os raios ultravioletas, ou seja, detêm menor comprimento de onda e maior frequência, sendo assim, podem penetrar de modo ainda mais profundo no corpo, por isso, quando um osso sofre uma fratura, utilizamos o raio-X para poder vê-la. Por �m, todos os �uxos de radiação eletromagnética, ao se propagarem pelo espaço, podem interagir com a superfície ou objetos, sendo por eles absorvidos, re�etidos ou reemitidos, e é a partir dessas interações que podemos estudar os alvos. Figura 3 | Espectro eletromagnético Fonte: Wikipedia. Portanto, é muito importante entender a classi�cação dos sensores e como a radiação eletromagnética está relacionada com eles, principalmente no caso dos sensores que precisam dessa radiação para obter informações da superfície terrestre e dos objetos. INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM OS OBJETOS Você já parou para pensar como a radiação eletromagnética interage com os objetos e como isso pode ser aplicado em estudos ambientais? Corpos terrestres quando observados com sensores remotos apresentam uma aparência que depende da relação deles com a energia incidente; eles recebem e emitem energia, interagindo com outros corpos de maneiras complexas, e as principais propriedades dos corpos são: • Temperatura (coe�ciente de absorvicidade). 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 4/28 • Coe�cientes de emissividade, transmissividade e re�etividade (Figura 4). Já as propriedades importantes da energia são: quantidade e qualidade (comprimento de onda), além disso, as propriedades dos corpos dependem muito da aparência física (volume, forma, estrutura da sua superfície) e do ângulo do qual é observado pelo sensor. Resumindo, diferentes materiais re�etem, emitem ou absorvem energia eletromagnética em um pequeno intervalo de comprimento de onda, desse modo, o conjunto de re�exões e absorções de�ne a assinatura espectral de cada objeto/alvo. Figura 4 | Principais propriedades dos objetos Fonte: Quartaroli (2014, p. 66). Observando a �gura supracitada, as plantas usam a energia solar para converter água e dióxido de carbono em carboidrato e oxigênio por meio do processo de fotossíntese. A folha sadia tem uma estrutura celular dividida, basicamente, em epiderme superior, mesó�lo (paliçádico e esponjoso) e epiderme inferior; nesse caso, a assinatura espectral da vegetação (Figura 5) mostra três comportamentos distintos para a interação da radiação eletromagnética com a vegetação verde sadia. Na faixa espectral do visível, a re�ectância é baixa em função da absorção da radiação pelos pigmentos da folha (cloro�la, carotenos, xanto�las); a absorção pela cloro�la varia na faixa espectral de 450 nm (azul) e 650 nm (vermelho), tendo um pico de re�ectância em 550 nm (verde), ou seja, terá maior re�ectância na faixa visível do verde, pois as folhas possuem cor verde. Na faixa do infravermelho próximo, a absorção é pequena, então, a re�ectância é alta, e isso é resultado da interação da energia incidente com a estrutura do mesó�lo esponjoso; quanto mais lacunosa for a estrutura interna foliar, maior espalhamento interno e maior re�ectância; já na faixa do infravermelho médio, existe a absorção devido ao conteúdo de água nas folhas, e todas essas características referentes a re�ectância das folhas pode inferir sobre alguns resultados sobre as plantas, como se a folha está sadia, seca, estressada, com alto ou baixa absorção de água (dé�cit hídrico). O mesmo efeito ocorre para outros materiais, como a água, que tem alta transmitância na região do comprimento de onda do azul; aliás, a transmitância aumenta à medida que o comprimento de onda diminui, principalmente na região violeta ao azul claro; como resultado, apenas a luz azul penetra na água a certa profundidade, e a energia no comprimento de onda mais longo é absorvida nos níveis mais rasos. Na região do infravermelho próximo e médio, a água atua como um corpo negro absorvendo toda a energia incidente; a 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 5/28 partir disso, é possível inferir sobre a qualidade da água, como a presença de sedimentos em suspensão, algas, plânctons e corantes naturais que aumentam a re�ectância da água, principalmente na região do visível. Figura 5 | Comportamento do aumento do índice de área de vegetação na re�etância do dossel Fonte: De Carvalho Junior (2005, p. 163). Com isso, todos os materiais absorvem, re�etem e emitem energia. Com a utilização de sensores remotos, é possível avaliar informações sobre esses objetos, principalmente estudos sobre a saúde ambiental da vegetação e da água. VIDEO RESUMO A de�nição de sensoriamento remoto passou por várias mudanças, a �m de se contornar diversas restrições. Você sabe quais são as várias de�nições e restrições? Os sensores são classi�cados de acordo com algumas características, e, por meio deles, pode-se obter informações relevantes sobre os objetos na superfície terrestre. Sabia que os dados obtidos pelos sensores remotos podem permitir avaliar a saúde da vegetação e da água? Venha conferir no vídeo! Saiba mais Caro estudante, para saber mais sobre como é possível compreender o vigor vegetal por meio do sensoriamento remoto, não deixe de ler o artigo intitulado Análise do comportamento espectral da cobertura vegetal de São João do Cariri-PB no espaço temporal de vinte anos (1987-2007), sob condições diversas de utilização, disponível no link abaixo. PEREIRA, R. A. et al. Análise do comportamento espectral da cobertura vegetal de São João do Cariri-PB no espaço temporal de vinte anos (1987-2007), sob condições diversas de utilização. Caminhos de Geogra�a, Uberlândia, v. 11, n. 36, p. 68-80, 2010. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 6/28 CARVALHO JÚNIOR, O. A. D. et al. Aplicação do método de identi�cação espectral para imagens do sensor ASTER em ambiente de cerrado. Revista Brasileira de Geofísica, [S. l.], v. 23, n. 2, p. 159-172, jun. 2005. INTRODUÇÃO Os sensores remotos e seus produtos possuem diversas características, e uma delas é o tipo de resolução. Os tipos de resolução são classi�cados como: espacial, temporal, espectral e radiométrica; a depender do tipo de resolução do sensor, a interpretação, visualização e qualidade da informação variam, portanto, é muito importante saber como utilizá-los, pois o processamento desses dados pode inferir em diversas aplicações, ou seja, o resultado �nal de seu processamento permite analisar dados em várias questões multidisciplinares, principalmente na área ambiental, no que diz respeito à tomada de decisão quanto ao planejamento e à gestão do meio ambiente. Vamos lá? Bons estudos! ESTRUTURA E RESOLUÇÃO DAS IMAGENS DO SENSORIAMENTO REMOTO Talvez você já tenha ouvido falar ou até mesmo estudado os tipos e estrutura de dados que são utilizados no ambiente de Sistemas de Informação Geográ�ca (SIG) e no sensoriamento remoto. Vamos relembrar? A estrutura de dados utilizada está dividida em duas categorias: espaciais e tabulares. Os dados tabulares são atributos dos elementos geográ�cos e informações alfanuméricas; já os dados espaciais são divididos em dados vetoriais e matriciais (dados matriciaistambém são conhecidos como raster). Mas o que distingue um dado espacial dos demais? Os dados espaciais estão relacionados a superfícies contíguas (exemplo: superfície topográ�ca, variação da temperatura, pressão etc.), em que cada ponto contém coordenadas X, Y e Z, bem como possuem precisão ilimitada (relacionada à fonte de obtenção do dado); dependência espacial, ou seja, a tendência de a vizinhança in�uenciar uma determinada localização e possuir atributos similares; e estão distribuídos sobre a superfície curva da Terra. Em relação aos dados que compõem a categoria dos espaciais, os vetoriais são compostos de linhas, pontos e polígonos, enquanto os dados matriciais são imagens. Nesse momento, nosso enfoque será apenas os dados matriciais/raster, uma vez que são obtidos por tecnologias utilizadas no sensoriamento remoto. Uma imagem digital obtida de um sensor remoto pode ser considerada uma matriz cujos índices de linhas e colunas identi�cam as coordenadas de um ponto na imagem, e o correspondente valor do elemento da matriz determina o nível de cinza naquele ponto. Os elementos dessa matriz são chamados pixels (abreviação de Aula 2 DIFERENTES TIPOS DE RESOLUÇÃO Os sensores remotos e seus produtos possuem diversas características, e uma delas é o tipo de resolução. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 7/28 picture elements), e cada pixel apresenta um valor referente a um atributo, além dos valores que de�nem o número da coluna e o número da linha, correspondendo, quando o arquivo está georreferenciado, a um par de coordenadas X e Y que se encontra dentro da área abrangida por aquele pixel (Figura 1). Figura 1 | Estruturas das imagens de sensoriamento remoto com linhas (horizontais), colunas (verticais) e pixels (células) Fonte: adaptada de Qgis ([s. d.]). As imagens utilizadas no sensoriamento possuem algumas características, uma delas é o tipo de resolução. Os sensores possuem resoluções temporal, espacial, radiométrica e espectral. Vamos conhecê-las? A resolução espacial diz respeito à capacidade do sensor de enxergar objetos ou alvos na superfície, e quanto menor o objeto ou alvo discriminado, maior a resolução espacial (FLORENZANO, 2002); já a resolução espectral é uma medida do número e do tamanho do intervalo do comprimento de onda (denominado bandas) no espectro eletromagnético, ao qual o sensor é sensível (NOVO, 1989). A resolução radiométrica, por sua vez, é dada pelo número de níveis digitais representados pelos níveis de cinza, que expressam os dados coletados pelo sensor (SCHOWENGERDT, 1983); e, por �m, a resolução temporal do sensor está associada ao intervalo de tempo para reamostragem de um determinado local; em outras palavras, em quanto tempo ele “passa” pelo mesmo local novamente. Entender e saber os tipos de resolução das imagens obtidas a partir do sensoriamento remoto é muito importante, pois o seu processamento e interpretação dependem dessas resoluções, principalmente no que diz respeito à porção da área da superfície terrestre representada na imagem, às características, à qualidade de representação, ao componente espectral que a compõe e ao período (data) que essa imagem foi obtida. DECIFRANDO OS TIPOS DE RESOLUÇÃO Você consegue veri�car a resolução espacial de uma imagem, diferenciar a resolução espacial ou radiométrica entre duas imagens, dizer qual a resolução temporal de um satélite/sensor e como saber se um satélite/sensor tem alta resolução espectral? Vamos aprender? Em primeiro lugar, vamos falar sobre a resolução espacial. Como já dissemos anteriormente, a resolução espacial diz respeito à capacidade do sensor de representar uma determinada área/objeto da superfície terrestre. Se uma imagem apresenta uma resolução espacial de 30 m, isso quer dizer que um pixel dessa imagem representa uma área/quadrado de 30 m por 30 m da superfície terrestre, ou seja, 900m², então, quanto menor for o tamanho do pixel na imagem, maior será a resolução espacial e a capacidade do sensor de representar uma área ou objeto. Figura 2 | Representação de uma imagem espacial com resolução de 30 m 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 8/28 Fonte: elaborada pelo autor (2022). A resolução temporal está associada ao tempo que o sensor/satélite demora para recobrir o mesmo ponto ou área novamente. Vamos exempli�car esse conceito? Supondo que um satélite que apresenta resolução temporal de 21 dias imageou a cidade de Brasília no dia 1 de fevereiro de 2022, a próxima captura nesse exato local ocorrerá no dia 22 de fevereiro do mesmo ano, após ele completar suas órbitas. O satélite LANDSAT-8 possui resolução espacial de 16 dias, como mostra a Figura 3. Figura 3 | Resolução temporal do satélite LANDSAT-8 Fonte: elaborada pelo autor. A resolução espectral é o quanto o sensor consegue representar em número e tamanho o comprimento de onda dentro do espectro eletromagnético. Os sistemas de sensores multiespectrais de satélites capturam imagens da superfície terrestre e essas são divididas em “bandas”, em que cada uma representa um intervalo de comprimento de onda diferente dentro de um intervalo do espectro eletromagnético. Por exemplo, uma banda pode representar o espectro do visível da cor verde, outra representar o espectro da cor vermelha ou, até mesmo, comprimentos de onda dentro do espectro do infravermelho (não visível), assim, quanto maior o número de bandas e menor o tamanho do intervalo do comprimento de onda, maior a resolução espectral do sensor. Os sensores multiespectrais (como o LANDSAT-8) detectam energia em múltiplas bandas do espectro eletromagnético (11 bandas), já os sensores hiperespectrais (como o AVIRIS) adquirem dados em centenas de bandas espectrais. A resolução radiométrica expressa os níveis digitais (níveis de cor cinza) e as imagens 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=413949… 9/28 apresentam como característica o “bit”; caso uma imagem apresente 1 bit (1 bit = 21), isso signi�ca que a imagem possui dois níveis de cinza (preto e branco); se a imagem apresenta 5 bits (5 bits = 25), então, ela possui 32 níveis de cinza. O satélite LANDSAT-8 possui 8 bits, o que é equivalente a 256 níveis de cinza, assim, quanto maior os níveis de cinza, melhor a qualidade e interpretação da imagem (Figura 4). O olho humano não é sensível a mudanças de intensidade, portanto, só consegue diferenciar 30 níveis de cinza (CROSTA, 1993). Figura 4 | Diferentes tipos de resolução radiométrica Fonte: adaptada de Wikimedia. Esses quatro tipos de resoluções in�uenciam muitos processamentos e aplicações, portanto, saber interpretá- los e utilizá-los de forma correta para obter melhores resultados pode fazer a diferença, principalmente em estudos e projetos ambientais. RELAÇÃO DOS TIPOS DE RESOLUÇÃO COM ESTUDOS AMBIENTAIS As resoluções espacial, temporal, espectral e radiométrica podem ser utilizadas diretamente e indiretamente em vários estudos ambientais, desde o cálculo de índices para se avaliar o estado da vegetação até o monitoramento de queimadas e mudança do uso e ocupação do solo. Vamos ver algumas aplicações? A partir dos dados das bandas (resolução espectral) obtidos pelos sensores alocados em satélites, é possível calcular alguns índices que possibilitam a avaliação de diversos objetos/alvos na superfície terrestre, como vegetação, solo, água, entre outros elementos. Um dos índices mais utilizados para se avaliar a saúde da cobertura vegetal é o Índicede Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), que rastreia a dinâmica de desenvolvimento da vegetação, pois mede a biomassa fotossinteticamente ativa nas plantas. Para se obter esse índice, são necessários dados da banda do visível da cor vermelha (RED) e do infravermelho próximo (NIR), portanto, utiliza-se o intervalo de comprimento de onda e a re�ectância da cobertura vegetal (espectro eletromagnético). 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 10/28 Existem diversos estudos que aplicam o NDVI para avaliar o ambiente, e um exemplo de trabalho desenvolvido é a utilização do índice para análise da estrutura da vegetação e efetividade da proteção de unidade de conservação no Cerrado, trazendo resultados como redução de tempo e custos na análise ambiental (GAMARRA et al., 2016). O resultado do NDVI varia de 1 a -1, sendo que, quanto mais próximo de 1, maior a biomassa da cobertura da vegetação, e quanto mais próximo de -1, maior presença de solo exposto e menor a biomassa da vegetação (SOUSA; VALLADARES; ESPÍNDOLA, 2016) (Figura 5). Figura 5 | Representação espacial do NDVI em dois anos diferentes Fonte: Baptista (2020, p. 200). As bandas espectrais obtidas pelos sensores também são utilizadas para se realizar a composição colorida das imagens (composição RGB), que é nada mais do que a combinação das bandas de cores vermelho (RED), verde (GREEN) e azul (BLUE), ou seja, são sobrepostas para formar uma imagem colorida. As resoluções espectral e temporal podem ser utilizadas para se avaliar a mudança do uso e cobertura do solo e monitoramento ambiental. Muitos estudos e projetos utilizam esse tipo de informação para monitorar locais com queimada, desmatamento, entre outros desastres ambientais; nesses casos, a resolução espectral é utilizada na classi�cação supervisionada para a coleta de pixels para a classi�cação do mapa de uso e cobertura do solo. A partir da resolução temporal, é possível montar uma série histórica para se veri�car o que mudou ao longo dos dias, meses ou anos na cobertura do solo. De acordo com os dados do MapBiomas (MAPBIOMAS, 2022), que realiza esse tipo de monitoramento analisando as áreas queimadas no Brasil, nas últimas duas décadas, mais de 1,5 milhão km² pegaram fogo e, destes, 330 mil km² foram �orestas. Se analisarmos o desmatamento entre os anos de 1985 e 2018, o Brasil perdeu 89 milhões de hectares entre vegetação nativa e natural, diante disso, a aprendizagem desses 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 11/28 conceitos e aplicações podem gerar estudos relevantes, que servirão de apoio e de subsídio à tomada de decisão quanto ao planejamento e gestão ambiental de muitas áreas estratégicas, sendo de fundamental importância explorá-los, visando a sua carreira pro�ssional e acadêmica. VÍDEO RESUMO Você sabia que uma imagem obtida de um sensor remoto pode ter várias características? Entre as principais características estão os tipos de resolução: espacial, temporal, espectral e radiométrica. Você sabe o que é, como interpretar e como é aplicada cada uma dessas resoluções? Venha conferir no vídeo! Saiba mais Estudante, para saber mais sobre os estudos referentes à mudança do uso do solo, não deixe de ler o artigo intitulado Mudança do uso e cobertura do solo na zona de transição entre os biomas Amazônia e Cerrado: estudo de caso da bacia do alto Rio Teles Pires. INTRODUÇÃO Um segmento importante do processamento digital de imagens corresponde à execução de processos matemáticos nas informações com o objetivo de se ter imagens com melhor qualidade espacial e espectral e mais adequadas para uma determinada aplicação (MENESES; ALMEIDA, 2012). No pré-processamento e processamento de imagens digitais provenientes de sensores remotos, são utilizados algoritmos especí�cos que possibilitam para o analista a aplicação de uma variedade de técnicas de processamento; a partir dessas técnicas, vários ajustes e correções podem ser realizados, bem como a obtenção de diversos subprodutos, os quais podem ser aplicados às mais diversas áreas de atuação, principalmente na área ambiental. Que tal aprendermos um pouco sobre isso? Bons estudos! INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS Olá! Você já parou para pensar por que as imagens passam por um tipo de processamento, análise e tratamento? Aula 3 SIG E SENSORIAMENTO REMOTO Saber utilizar os dados provenientes de sensores remotos, bem como sua aplicação em estudos ambientais. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 12/28 https://www.scielo.br/j/aa/a/zwBSKZFjBNy8WXkv6vqrXsR/abstract/?lang=en https://www.scielo.br/j/aa/a/zwBSKZFjBNy8WXkv6vqrXsR/abstract/?lang=en https://www.scielo.br/j/aa/a/zwBSKZFjBNy8WXkv6vqrXsR/abstract/?lang=en O olho humano, por mais que possua a incrível capacidade de visualizar informações, cores e detalhes, às vezes, não é capaz de analisar, diferenciar e ver uma informação que é inerente a um certo tipo de dado, e é nesse cenário que se aplica o processamento digital de imagens (PDI), que serve para melhorar a qualidade, seja com relação a sua acurácia ou, até mesmo, na identi�cação dos objetos; além disso, esse tipo de procedimento é necessário pois os sensores remotos (satélite) não conseguem fazer a própria correção em seu produto, e, com esses ajustes, as informações e os dados obtidos na imagem são mais con�áveis para se trabalhar com diferentes resoluções e escalas. Antes de de�nirmos os conceitos, etapas, processamentos e tratamentos das imagens, é importante saber como uma imagem do sensoriamento remoto está estruturada e quais são suas características. Em primeiro lugar, pode-se pensar na imagem como sendo uma matriz (Figura 1); no modelo matricial (ou raster), a superfície terrestre é representada por uma matriz M (i, j), composta por i colunas e j linhas, que de�nem células, denominadas como pixels, e cada pixel apresenta um valor referente ao atributo/informação. No valor do pixel, pode ser atribuída uma cor (caso o sensor obtenha uma imagem colorida) ou níveis de cinza (caso o sensor seja preto e branco). Além disso, o número da coluna e da linha corresponde, quando o arquivo está georreferenciado, a um par de coordenadas x e y Figura 1 | Representação de dados matriciais (raster) de uma imagem Fonte: Laurini e Thompson (1992, p. 112). Para o processamento digital de uma imagem, utiliza-se os Sistemas de Informação Geográ�ca (SIGs); a partir dos componentes do SIG (hardware, software, peopleware e base de dados) e a sua estrutura (interface, entrada e integração de dados, ferramentas, visualização, armazenamento e recuperação), é possível realizar diversos processamentos, análises e tratamento das imagens obtidas do sensoriamento remoto. O processamento digital e a análise de imagens seguem algumas etapas, como a aquisição da imagem, pré- processamento, segmentação, representação, descrição, reconhecimento e interpretação. Os procedimentos de pré-processamento de imagens digitais são, essencialmente, funções operacionais que visam a remover ou corrigir os erros, imperfeições e as distorções introduzidas nas imagens pelos sistemas dos sensores remotos, tudo isso devido a erros instrumentais, às in�uências da atmosfera e à geometria de imageamento (MENESES; ALMEIDA, 2012). Para isso, existem, também, as técnicas de realce e classi�cação; as técnicas de realce 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394…13/28 consistem em transformações espectrais e espaciais, como alteração de contraste, operações aritméticas, componentes principais, realce, transformação e saturação de cores, fusão de imagens e �ltragem; já as técnicas de classi�cação se dividem em classi�cação supervisionada e não supervisionada. Além das operações de melhoria na qualidade das imagens, são realizados, também, procedimentos de PDI para se obter subprodutos de imagens de satélite. Esses produtos, após adequação, podem ter alta aplicação na área ambiental, portanto, é muito importante obter dados precisos de um projeto ou área de estudo. TIPOS DE PROCESSAMENTO E PRÉ-PROCESSAMENTO APLICADO ÀS IMAGENS Os métodos de pré-processamento são funções operacionais que visam a corrigir ou remover as distorções e os erros nas imagens; esses erros e distorções podem ser causados devido a erros do próprio instrumento (ruídos), às in�uências da atmosfera (erros radiométricos) e à geometria da imagem (distorções geométricas) (MENESES; ALMEIDA, 2012). Vamos conecer alguns tipos de tratamento que podem ser aplicados às imagens provenientes do sensoriamento remoto? Um dos tipos de correção que podem ser aplicados às imagens é a correção de ruídos; em algumas imagens, os pixels podem conter inconsistências, apresentando valores saturados (cor clara) ou sem sinal (cor escura) decorrentes de erros do próprio sensor. Um ruído sem sinal é exempli�cado na Figura 2. Figura 2 | Exemplo de ruído sem sinal (cor escura) para uma imagem de radar Fonte: Sena, Pereira e Rosa (2013, p. 8391). Uma possível solução para corrigir esses tipos de erro é substituir o ruído pelo valor médio dos pixels correspondentes às linhas de pixels próximas sem erro. Esse procedimento é bem aceito, pois a natureza e os alvos possuem uma alta correlação espacial (relação de semelhança com as informações circundantes). Outro tipo é a correção atmosférica, que tem por objetivo corrigir a radiância medida pelo sensor, sendo que a radiância que chega nele é diferente da radiância real, uma vez que há um espalhamento da radiação causado pelos aerossóis, gases e moléculas de água presente na atmosfera. Esse tipo de ajuste é mais conhecido como correção radiométrica. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 14/28 Têm-se, também, as correções geométricas, que visam a eliminar as distorções geométricas, causadas pela rotação, inclinação e curvatura da terra ou, até mesmo, pela instabilidade da plataforma em que está acoplado o sensor. Além disso, também é possível realizar o realce por contraste, que consiste em melhorar a qualidade da imagem visando-se a aumentar a discriminação visual entre os objetos da imagem; para isso, é necessário alterar a amplitude de cada pixel utilizando o histograma de frequência; já as técnicas de realce utilizando a alteração de histogramas são feitas em cada banda, sempre buscando aumentar os seus contrastes (Figura 3). Figura 3 | Procedimento de realce do contraste de bandas espectrais Fonte: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2022). Além de todos esses tipos de ajustes, têm-se, também, as técnicas de classi�cação de imagens, que são consideradas procedimentos do processamento digital de imagens, e esse tipo de técnica tem o objetivo de associar os pixels da imagem a classes individuais que apresentam os objetos do mundo real com base nos seus valores digitais. Mas somente esses tipos de correções e ajustes podem ser feitos em imagens? Não! Esses são os mais comuns e mais utilizados; existem diversos outros tipos de ajustes que podem ser realizados, como georreferenciamento, fusão e �ltragem de imagens, operações aritméticas e várias outras. A escolha do tipo de correção sempre dependerá do tipo de trabalho ou processamento que deseja realizar, sendo fundamental conhecer sua aplicabilidade para utilizá-lo em sua atuação pro�ssional! TIPOS DE SUBPRODUTOS GERADOS A PARTIR DO PROCESSAMENTO DE IMAGENS O Processamento Digital de Imagens (PDI) também pode ser utilizado para gerar subprodutos, ou seja, o PDI pode gerar outros produtos utilizando imagens previamente obtidas de sensores remotos. Vamos conhecer alguns tipos de produtos que podem ser gerados e sua aplicação? A partir dos dados de sensores remotos, é possível conhecer o uso e a ocupação de um determinado local utilizando a classi�cação de imagens. Para se classi�car uma imagem, são utilizados modelos/algoritmos adequados por meio dos níveis digitais de uma amostra de pixels dessa imagem que são “rotulados” 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 15/28 conforme seu padrão espectral; aliás, a técnica de classi�cação de imagens pode ser feita de duas formas: supervisionada e não supervisionada. A classi�cação não supervisionada requer nenhuma ou pouca participação do classi�cador/analista no processo de classi�cação; esse tipo é mais utilizado quando não se tem conhecimentos su�cientes acerca da área e das classes. Já a classi�cação supervisionada consiste em duas etapas, o treinamento do algoritmo e a classi�cação. Inicialmente, as classes são obtidas previamente pelo classi�cador/analista, mas, para isso, ele deve conhecer a área de estudo. Para cada classe de�nida, são fornecidas amostras representativas e que foram determinadas na fase de treinamento; resumindo, o classi�cador/analista faz a coleta de pixels de uma determinada classe (por exemplo “�oresta”) e todos os demais pixels que contêm a mesma assinatura espectral que a amostra coletada também serão classi�cados na mesma classe. Vamos ver um exemplo de imagem classi�cada? (Figura 4). Figura 4 | Mapa temático de uso e ocupação do solo produzido por meio da classi�cação supervisionada de imagens de dois satélites Fonte: adaptado de Oliveira et al. (2015, p. 331). Outro tipo de imagem que é muito utilizado são os Modelos Digitais de Elevação (MDE) (Figura 5), que são obtidos por meio de dados de sensores alocados em satélites, levantamentos aéreos, drones ou, até mesmo, com medições em campo, utilizando equipamentos da topogra�a. O MDE representa a altimetria do terreno, e os modelos mais utilizados e conhecidos é o do Banco de Dados Geomorfológicos do Brasil — TOPODATA —, que disponibiliza esse tipo de produto para o território nacional. Os dados são provenientes do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), que foi uma missão da NASA, e disponibilizados pela USGS (United States Geological Survey — Serviço Geológico dos Estados Unidos). Figura 5 | Modelo Digital de Elevação – SRTM Fonte: elaborada pelo autor. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 16/28 A partir do processamento dos Modelos Digitais de elevação, pode-se obter subprodutos, como declividade e curvas de nível (Figura 6). Figura 6 | Curvas de nível e declividade geradas a partir do MDE Fonte: elaborada pelo autor. Vários outros produtos podem ser obtidos, como mosaico, ortorreti�cação, obtenção de pares estéreos de imagens de satélite, extração de índices de vegetação (NDVI), topogra�a por satélite e composição colorida de imagens. Esses tipos de dados podem ser muito bem aplicados à área ambiental, principalmente os de classi�cação supervisionada e não supervisionada para estudos de monitoramento ambiental e evolução do uso e ocupação do solo, além disso, esses dados somados aos subprodutos do MDE podem ser aplicados a estudos de caracterização ambiental de uma determinada região. Diante disso, o PDI é muito importante para se obter dadosde qualidade e con�ança, bem como produtos que são aplicados às mais diversas áreas. VIDEO RESUMO Você sabe o que é Processamento Digital de Imagens — PDI — e como elas podem ser analisadas e passam por tratamento? Alguns dos tipos de ajustes que são aplicados nas imagens digitais obtidas do sensoriamento remoto são: correção de ruídos, correção atmosférica e correção geométrica. Sabia que, além dessas correções, o processamento de imagens pode gerar vários subprodutos? Venha conferir no vídeo! Saiba mais Caro estudante, para saber mais sobre a classi�cação supervisionada, não deixe de ler os dois artigos citados abaixo: VALE, J. R. B. et al. Análise comparativa de métodos de classi�cação supervisionada aplicada ao mapeamento da cobertura do solo no município de Medicilândia, Pará. Interespaço — Revista de Geogra�a e Interdisciplinaridade, Grajaú, v. 4, n. 13, p. 26-44, jan./abr. 2018. ZAIATZ, A. P. S. R. et al. Mudança do uso e cobertura do solo na zona de transição entre os biomas Amazônia e Cerrado: estudo de caso da bacia do alto Rio Teles Pires. Acta Amazonica, [S. l.], v. 48, n. 2, p. 168-177, abr./ jun. 2018. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 17/28 INTRODUÇÃO O Sistema de Informação Geográ�ca (SIG) é uma ferramenta/tecnologia utilizada com o objetivo de se capturar, armazenar, gerenciar, analisar e apresentar informações geográ�cas (BURROUGH; MCDONNELL, 1998); além disso, permite realizar análises complexas ao integrar dados de diversas fontes e criar bancos de dados georreferenciados. Os SIGs possuem hardware, software, peopleware e base de dados como componentes; já a estrutura consiste em interface, gerência do banco de dados, entrada e integração de dados, visualização e plotagem, funções de geoprocessamento, armazenamento e recuperação, portanto, além da estrutura e dos componentes, é essencial conhecer as características de um SIG, como quais os tipos de processamento e que tipos de dados ele pode processar. Bons estudos! HISTÓRICO E CONCEITO DE SIG Olá, estudante! Preparado para conhecer um pouco mais os Sistemas de Informação Geográ�ca (SIG)?! Que tal, primeiro, revermos alguns conceitos importantes? Em primeiro lugar, o que é geoprocessamento? Por de�nição, geoprocessamento é o conjunto de todas as tecnologias, ciências e técnicas computacionais (geogra�a, cartográ�ca, SIG, sensoriamento remoto) necessárias para coleta, tratamento, manipulação e apresentação de dados e informações geogra�camente referenciadas (XAVIER DA SILVA, 2001). A sigla SIG signi�ca Sistema de Informações Geográ�cas; ele pode ser considerado uma geotecnologia que está inserida dentro do ambiente que convencionou chamar de geoprocessamento, assim, uma de�nição básica para SIG é que são ferramentas computacionais para geoprocessamento e, também, sistemas computadorizados usados para capturar, armazenar, gerenciar, analisar e apresentar informações geográ�cas (BURROUGH; MCDONNELL, 1998). O primeiro fato que se tem datado da utilização de informações espaciais para solução de problemas foi em 1854, na Inglaterra, quando John Snow utilizou a localização de pacientes doentes de cólera para inferir sobre a possível fonte de contaminação. Em 1854, a população da cidade de Londres passou por um surto de cólera, então, para solucionar o problema, John Snow sobrepôs os planos de informação que continha a cidade de Londres, a localização das pessoas infectadas e, também, dos poços e bombas de abastecimento de água. A partir disso, John Snow inferiu que a água era a fonte do surto de cólera, pois a maioria das pessoas infectadas estava próxima às fontes de abastecimento de água. Figura 1 | (A) Jonh Snow; (B) Planos de informação utilizados para identi�car a fonte do problema do surto de cólera Aula 4 TECNOLOGIA DIGITAIS EM SIG Os SIGs possuem hardware, software, peopleware e base de dados como componentes. 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 18/28 Fonte: Wikimedia. Os primeiros SIGs surgiram na década de 1970 com o objetivo de aplicação ao planejamento e modelagem de situações relacionadas com o meio urbano nos Estados Unidos, porém somente na década de 1980 que a tecnologia SIG iniciou um período acelerado, devido ao crescimento e aos avanços da informática e dos centros de estudos sobre geotecnologias (CÂMARA; DAVIS, 2003). No Brasil, o desenvolvimento de SIGs teve início na década de 1980, quando o grupo do Laboratório de Geoprocessamento do Departamento de Geogra�a da UFRJ criou o SAGA (Sistema de Análise Geo-Ambiental); posteriormente, a AeroSul lançou o MaxiCAD; e, já na década de 1990, o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBRÁS desenvolveu o SAGRE (Sistema Automatizado de Gerênciada Rede Externa). De 1984 a 1990, a Divisão de Processamento de Imagens do INPE (Instituto de Pesquisas Espaciais) desenvolveu o SITIM (Sistema de Tratamento de Imagens) e o SGI (Sistema de Informações Geográ�cas), e, a partir de 1991, desenvolveu o SPRING (Sistema para Processamento de Informações Geográ�cas) (ZAIDAN, 2017). Ao longo dos anos, com o desenvolvimento e surgimento de várias tecnologias, foram desenvolvidos vários SIGs. Atualmente, no mercado, existem e são comercializados vários softwares SIGs (ArcGis, Qgis, ENVI, Idrise, TerraView, Spring, SAGA GIS, MapWindow, entre outros) que são aplicados nas mais diversas áreas, principalmente, na gestão conjunta de um ou mais temas presentes na superfície terrestre (meio ambiente, redes de distribuição, planejamento urbano, exploração mineral, construções, comércio, acidentes, agricultura etc.). CARACTERÍSTICAS E UTILIZAÇÃO DO SIG Você já parou para pensar de que um SIG é composto? Qual a sua estrutura? Como ele pode ser utilizado? Agora, aprenderemos um pouco mais sobre o SIG, que é uma tecnologia que tem a função de capturar, armazenar, gerenciar, analisar e apresentar informações geográ�cas, no entanto, para realizar todas essas tarefas, é necessário um conjunto de vários componentes. Entre os componentes, temos o hardware, o software, o peopleware e a base de dados. O hardware, também conhecido como componente físico do sistema, é composto da Unidade Central de Professamento (CPU) e periféricos de entrada e saída das informações (mesa digitalizadora, scanner, plotter, teclado etc.); já o software, também conhecido como programas (ambientes computacionais), diz respeito aos próprios SIGs/programas, como ArcInfo, ArcView, SPRING, IDRISI, MapInfo, entre outros. O peopleware é dividido em dois grupos: analistas/programadores e usuários �nais, e a diferença entre esses dois grupos é que os analistas e programadores são responsáveis, principalmente, por desenvolver o software, já os usuários �nais são as pessoas envolvidas em utilizar esses softwares para processamento, 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 19/28 armazenamento e visualização de informações espaciais. Por último, e não menos importante, tem-se a base de dados (dataware), que são arquivos onde os dados são armazenados e inter-relacionados. Além dos componentes, o SIG possui, também uma estrutura que é composta pela interface, gerência do banco de dados, entrada e integração de dados, visualização e plotagem, funções de geoprocessamento, armazenamento e recuperação. Figura 2 | Esquema de representação da estrutura de um SIG Fonte: Divisão de Processamento de Imagens ([s. d.]). O módulo da interface serve como interação com o usuário para acesso às ferramentasdisponibilizadas pelo software. A entrada e integração dos dados é uma etapa necessária, pois captura, importa, valida e edita dados para alimentação do sistema. O gerenciamento de banco de dados envolve o armazenamento dos dados de forma estruturada, de modo a possibilitar e facilitar a realização de análises. Já na consulta e análise é uma função que pode ser considerada como a principal de um SIG, pois possibilita operações de extração e geração de novas informações sobre o espaço geográ�co, a partir de critérios especi�cados pelo próprio usuário. Por �m, a visualização e a plotagem/apresentação de um SIG necessitam agilidade para utilizar as diversas camadas de dados e exibir esse resultado por meio de mapas de síntese com boa qualidade grá�ca. A utilização de SIG nos possibilita realizar análises espaciais complexas, a integração de dados de diversas fontes, a manipulação de grande volume de dados e a recuperação rápida de informações armazenadas, assim, podemos dizer que existem três maneiras principais de utilizar um SIG: como ferramenta para produção de mapas, visando à geração e visualização de dados espaciais; como suporte para análise espacial de fenômenos, por meio da combinação de informações espaciais; e como um banco de dados geográ�cos com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial. ESCOLHA, AQUISIÇÃO E INSTALAÇÃO DE SIGS Você sabe como adquirir, instalar e utilizar um SIG? Atualmente, esse ramo especí�co da tecnologia vem se destacando; existem inúmeros softwares SIGs, no entanto, qual é o melhor e mais adequado para se utilizar? Não existe o melhor software SIG, o melhor SIG é aquele que atende as suas demandas. A partir disso, é muito importante saber escolher um Sistema de Informação Geográ�ca que vá suprir seus objetivos e, 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 20/28 principalmente, atender aos tipos de processamento e dados que serão utilizados. Sendo assim, o mais importante é que este se adeque ao trabalho do pro�ssional ou da empresa/instituição que presta determinado tipo de serviço. Existem diversos softwares disponíveis, cada um com suas especi�cidades. Tem SIG que só faz processamento de imagens, ou seja, só é possível trabalhar com dados matriciais (raster); já outros aplicativos contemplam trabalhar, processar e sobrepor vários tipos e formatos de dados. Entre os principais SIGs utilizados no mundo, com maior �exibilidade em termos de uso de informação e, também, mais comercializados, estão o ArcGIS, da ESRI; IDRISI, da Clark Labs; e ENVI e GIS, da Autodesk. No quadro a seguir, você verá alguns softwares SIG seguidos de link para acesso, desenvolvedor responsável e destaque ao tipo de dado que pode ser processado ou a aplicação especi�ca do SIG. Quadro 1 | Softwares proprietários de SIG Fonte: Martins Neto (2018, p.174). Alguns softwares se destacam em relação a outros devido a sua quantidade de ferramentas de processamento disponível, facilidade no gerenciamento da informação ou dado, entre outras questões; apesar disso, outra ponto muito importante para se veri�car na hora de escolher e adquirir um SIG é a sua gratuidade ou não. Muitos softwares não são de livre acesso, ou seja, é necessário obter a licença do aplicativo; alguns programas permitem a utilização da versão trial, ou seja, é possível utilizar o software gratuitamente por um tempo (geralmente, de 1 a 3 meses) determinado pela empresa que disponibiliza a licença, e esse tipo de utilização do SIG é vantajoso, pois é possível testar o produto para posterior aquisição, visando, assim, a otimizar os investimentos e o seu efetivo uso. Além desses tipos de softwares, existem, também, os SIGs de livre acesso; entre todos, o que mais se destaca é o Quantum GIS (QGIS), pois é um sistema que possui várias plataformas e comtempla todas as funcionalidades básicas de um SIG, além disso, integra diversos outros programas e inclui diversos plugins que podem ser ativados. No quadro a seguir, estão listados alguns softwares de livre acesso. Quadro 2 | Softwares SIGs de livre acesso 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 21/28 Fonte: Martins Neto (2018, p. 175). Geralmente, os softwares SIG possuem versões que podem ser instalados tanto no sistema operacional do Windows como da Mac OS e Linux; a maioria é de fácil instalação, basta clicar sobre o arquivo instalador e seguir as instruções que aparecem na tela. Os SIGs de livre acesso, geralmente, são mais fáceis de serem instalados, pois não necessitam veri�car a licença no processo de instalação de veri�cação. Por �m, é muito importante conhecer a estrutura e os componentes de um SIG, bem como seu funcionamento e tipos de dados que podem ser processados, assim, é possível analisar qual software é mais adequado para suprir as necessidades de trabalho. Então, quando for escolher, utilizar ou adquirir um software SIG, tenha em mente todas esses requisitos. VIDEO RESUMO Que tal conhecer o histórico do SIG no Brasil e no mundo?! Você sabe quando surgiu o primeiro SIG? Os SIGs possuem estrutura e componentes que se interagem e são de extrema importância para o funcionamento e processamento das informações; além disso, essas informações são essenciais para utilizar e saber adquirir um software SIG. Você sabe utilizar e escolher um SIG? Qual é o melhor? Venha conferir no vídeo! Saiba mais 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 22/28 Caro aluno, para saber mais sobre o histórico dos Sistemas de Informação Geográ�ca, acesse o artigo abaixo: Geoprocessamento conceitos e de�nições. SENSORIAMENTO REMOTO E SIG O sensoriamento remoto é uma ferramenta muito importante que pode ser aplicada nas mais diversas disciplinas e áreas, ou seja, está inserido dentro de um contexto multidisciplinar, sendo aplicado em vários tipos de estudos, como prospecção mineral, planejamento e monitoramento do uso do solo, manejo de pastagens e �orestas, agricultura, recursos hídricos, controle de poluição, monitoramento ambiental, gerenciamento urbano etc. Uma das maiores vantagens associadas ao sensoriamento remoto é o fato de o equipamento utilizado (sensor remoto) não precisar ter contato com o objeto/alvo de interesse, além disso, o homem não é essencial nesse processo de aquisição de informações. Os sensores utilizados no sensoriamento remoto precisam da interação com a radiação eletromagnética para obter a informação, sendo que cada tipo de objeto possui características especi�cas que podem ser alteradas devido aos processos que ocorrem a sua volta; além disso, a depender das suas características, a radiação eletromagnética é re�etida (ou parte dela) e, posteriormente, lida pelo sensor, e essa informação lida pelo sensor pode ser processada, interpretada e aplicada de várias formas. Outra questão importante sobre os sensores remotos e seus produtos é que eles possuem classi�cações e características. Os sensores podem ser classi�cados de três formas, sendo elas dependentes de como o sensor funciona, do tipo de informação que se obtém ou da altitude que esse sensor retirou a informação da superfície terrestre. Além disso, os sensores e seus produtos possuem algumas características, entre as principais estão os tipos de resolução (espacial, espectral, radiométrica e temporal), que são muito importantes para a interpretação e, principalmente, para a tomada de decisão sobre o processamento e a utilização do sensor ou informação. A partir dos produtosobtidos pelos sensores remotos, que, geralmente, são dados matriciais (raster), pode ser feito o processamento digital de imagens (PDI), que tem como objetivo melhorar a qualidade da imagem em termos de acurácia, para que se possa identi�car objetos, ou seja, promove a correção de erros e distorções causadas pelo próprio sensor. Além disso, o PDI pode gerar subprodutos, em que certo tipo de processamento da imagem pode gerar outros tipos de informação, como é o caso do Modelos Digitais de Elevação (MDE), que é processado e pode gerar curvas de nível, declividade, delimitação de bacias, cursos d’água, índices topográ�cos, entre outros dados. Aula 5 REVISÃO DA UNIDADE 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 23/28 https://periodicos.ufjf.br/index.php/geografia/article/view/18073/9359 No entanto, para se fazer o PDI, são necessários os Sistemas de Informação Geográ�ca (SIG), que são ferramentas (softwares) responsáveis pela captura, armazenamento, processamento, análise, visualização e apresentação de dados georreferenciados. O SIG possui componentes e estrutura que são essenciais para o seu funcionamento; entre eles, temos o hardware, software, peopleware, dataware, interface, gerência do banco de dados, entrada e integração de dados, visualização e plotagem, funções de geoprocessamento e armazenamento e recuperação. Existe uma variada gama de SIGs desenvolvidos e aplicados às mais diversas áreas e tipos de dados; alguns SIGs possuem acesso livre (QGIS), já quanto a outros, é necessário obter a licença para uso (ArcGis, ENVI). Conhecer a estrutura e os tipos de processamento que um SIG comporta, principalmente no que diz respeito ao processamento dos dados provindos do sensoriamento remoto, é muito importante, pois isso in�uencia diretamente a escolha do software mais adequado para se realizar o estudo ou trabalho. REVISÃO DA UNIDADE O sensoriamento remoto é responsável por obter uma gama de informações que são essenciais para se compreender os processos e estudar os alvos/objetos da superfície terrestre. O processamento dos dados provindos do sensoriamento pode gerar várias outras informações que ajudam a dar subsidio, principalmente, para o monitoramento, gestão e planejamento ambiental. Mas você sabia que, para se obter esses tipos de informação, é necessária a utilização de um sistema de informação geográ�ca? Venha conferir no vídeo! ESTUDO DE CASO As empresas ambientais e algumas instituições são responsáveis por analisar, monitorar e produzir diversas informações ambientais, e uma das técnicas muito utilizadas para se realizar essas tarefas é o geoprocessamento. Os SIGs e o sensoriamento remoto são ferramentas e técnicas inseridas dentro do ambiente que se convencionou chamar de geoprocessamento. A partir do sensoriamento remoto, é possível obter diversas informações sobre a superfície terrestre, como sobre os satélites, que são plataformas orbitais e obtêm diversas informações da Terra. As empresas ambientais e instituições, muitas vezes, dependem dessas informações para realizar seus trabalhos e cumprir suas demandas; além disso, também dependem dos SIGs para realizar análise, visualização e processamento desses dados. Entre as atividades que podem ser realizadas no âmbito ambiental, tem-se o Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e o Relatório de Impacto Ambiental (RIMA), sendo necessário realizar a caracterização e o diagnóstico ambiental de uma área; aliás, entre as informações que são necessárias incluir nesse tipo de trabalho estão as características do meio biótico, do meio físico e do meio antrópico, e, entre essas características, são comuns os dados da geomorfologia, climatologia, recursos hídricos, qualidade das águas, geologia, ruídos, vegetação, fauna, dinâmica populacional, uso e ocupação do solo, infraestrutura, economia, organização social entre outros. Além do EIA e RIMA, são comuns os estudos de monitoramento, planejamento, gestão e manejo ambiental, que requerem também informações sobre o ambiente. Uma das informações que é essencial e que pode ser obtida a partir do sensoriamento remoto é o uso e a ocupação do solo, tipo de vegetação e, até mesmo, índices relacionados à saúde vegetal. Entre outras informações, tem-se, também, o MDE, que pode ser utilizado em estudos de bacias hidrográ�cas para se 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 24/28 obter as características �siográ�cas da área, como hipsometria, declividade, delimitação da bacia, cursos d’água, entre outras informações. Esses dados podem ser facilmente obtidos a partir de satélites e do Processamento Digital de Imagens dentro do ambiente de Sistema de Informação Geográ�ca, então, diante do contexto de sensoriamento remoto, SIG, processamento digital de imagens e estudos e trabalhos ambientais, imagine que você trabalhe em uma empresa de consultoria ambiental e lhe designaram um projeto em que é necessário avaliar a mudança do uso e ocupação do solo ao longo dos últimos cinco anos em uma bacia hidrográ�ca, pois essa informação subsidiará o plano de recuperação ambiental da bacia. Como será possível fazer este estudo? Vamos descobrir? Re�ita Como é possível obter informações/características dos alvos da superfície terrestre a partir de sensores remotos sendo que os mesmos obtêm a radiação eletromagnética re�etida pelos objetos? RESOLUÇÃO DO ESTUDO DE CASO O processamento digital de imagens, além de corrigir erros e distorções nas imagens, serve, também, para fornecer subprodutos. Um dos tipos de processamento que gera subprodutos é a classi�cação de imagens, que tem por objetivo identi�car, em uma imagem de satélite, as classes de uso e ocupação do solo, e o processamento, para chegar a esse resultado, pode ser feito por meio de dois métodos diferentes, ou seja, é dividido em classi�cação supervisionada e não supervisionada; na classi�cação não supervisionada, o algoritmo se baseia na análise de agrupamentos, em que são identi�cadas, no espaço de atributos, as nuvens (clusters) formadas por pixels com resoluções espectrais similares. Nesse tipo de classi�cação, é especi�cado o número de classes de uso e ocupação do solo encontradas na área de estudo, mesmo que não seja o número ideal dessas classes (RICHARDS, 1986); já na classi�cação supervisionada, o usuário de�ne assinaturas espectrais das categorias classi�cadas, ou seja, o classi�cador coleta amostras de pixels/classes, como urbano, �orestal ou recurso hídrico, e, posteriormente, no processamento digital de imagem, em cada pixel com assinatura espectral similar, as amostras coletadas serão classi�cadas como a classe prede�nida, portanto, a classi�cação supervisionada de�ne os tipos de cobertura, amostra e cria assinaturas dos pixels considerados da mesma classe para, assim, aplicar o método de classi�cação de probabilidade (DUTRA et. Al., 1981). Entre os dois, o método mais utilizado é a classi�cação supervisionada, portando, considerando a situação do tópico anterior, em que é preciso avaliar a mudança do uso do solo ao longo dos últimos cincos anos, em primeiro lugar, é necessário obter imagens de satélite dos últimos anos para a bacia hidrográ�ca estudada; posteriormente, é preciso veri�car se as imagens precisam de algum tipo de correção; por �m, realizar a classi�cação supervisionada da imagem. Para iniciar o processo de classi�cação, de�ne-se as classes de uso e ocupação do solo das quais se deseja obter e coletar as amostras de treinamento (exemplo: pastagem, �oresta, água, cana-de-açúcar, solo exposto), assim, toda a imagem será classi�cada de acordo com a resolução espectral das amostras coletadas,ou seja, a amostra coletada com �oresta possuirá uma assinatura espectral, então, qualquer pixel que apresentar a resolução espectral similar à amostra de treinamento será também classi�cada como �oresta. Após esse procedimento ser realizado para a imagem de cada ano, será 14/08/2024, 10:38 wlldd_242_u3_sen_geo_apl_mei https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=JEFERSONFURSEL%40HOTMAIL.COM&usuarioNome=JEFERSON+DOS+SANTOS+FURSEL&disciplinaDescricao=&atividadeId=41394… 25/28 possível obter as classes de uso e ocupação do solo e veri�car o que mudou entre os anos. Um exemplo disso poder ser veri�car se a área de �oresta diminuiu e onde isso ocorreu, pois isso identi�cará o quanto de �oresta foi modi�cada para outra classe e subsidiará o plano de recuperação da bacia. RESUMO VISUAL Fonte: elaborada pela autora. Aula 1 ARAÚJO, M. H. S. Fundamentos de geoprocessamento aplicados à mineração. Cruz das Almas: UFRB, 2017. ELACHI, C. Introduction to the physics and techniques of remote sensing. Pasadena: John Wiley, 1987. NOVO, E. M. M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. São Paulo: Edgard Blucher, 1989. QUARTAROLI, C. F.; VICENTE, L. E.; DE ARAÚJO, L. S. 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