AULA 09 - Sensoriamento Remoto

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Sensoriamento Remoto
Definição
	
Sensoriamento remoto é a técnica de se adquirir informações sobre a superfície da Terra por meio da captação da energia refletida ou emitida pela superfície, a qual é gravada e processada para ser analisada nas mais diversas áreas. 
	O termo sensoriamento remoto se refere à obtenção dos dados e remoto porque estes dados são captados remotamente, à distância, sem que haja contato físico entre o sistema sensor e o objeto ou área sensoriada.
	Três elementos são fundamentais para o funcionamento de um sistema de sensoriamento remoto : Objeto de estudo, Radiação Eletromagnética e um Sensor.
	Na aquisição de informações por meio do sensoriamento remoto há duas fases importantes :
A aquisição de dados – referente aos processos de detecção e registro de informação;
A fase de utilização e análise dos dados – que compreende o tratamento e a extração de informação dos dados coletados.
Radiação eletromagnética
	A radiação eletromagnética é definida como sendo a forma de energia que se move na forma de ondas ou partículas eletromagnéticas à velocidade da luz (300.000 km/s) e que não necessita de um meio material para se propagar. 
	A principal fonte natural de radiação eletromagnética utilizada no sensoriamento remoto é o Sol. Os sistemas sensores captam a radiação eletromagnética refletida ou emitida pelos objetos na superfície da Terra. 
	O fluxo de radiação eletromagnética, ao se propagar pelo espaço, pode interagir com a superfície ou objetos na superfície da Terra, sendo por estes refletidos, absorvidos ou emitidos.
	Pode-se observar que o Sol ilumina a superfície terrestre, através da propagação da radiação eletromagnética pelo espaço, ou seja, ela não precisa de um meio físico para se propagar. A radiação atinge a superfície da Terra, e parte dele é refletida para o espaço e pode ser captada por um sistema sensor a bordo de um satélite. Esta radiação refletida traz informações sobre a superfície da Terra.
Comportamento espectral
	Cada objeto reflete, absorve e transmite radiação eletromagnética em proporções que podem variar em função das suas características moleculares, ou seja, cada objeto tem um comprimento espectral distinto o qual é determinado quando sua energia refletida é medida ao longo do espectro eletromagnético.
	Esta variação de energia refletida pelos objetos pode ser representada por meio de curvas, chamadas de curvas espectrais, que representam o comportamento espectral de cada objeto.
	Assim, por exemplo, uma área de floresta apresenta uma radiação refletida e uma curva espectral diferente de uma área urbana, de um lago ou de uma área agrícola. Esta diferença na radiação refletida pelos objetos faz com que seja possível identificá-los e diferenciá-los nas imagens obtidas por sensores remotos.
Sensores remotos
	A aquisição de dados de sensoriamento remoto é feita por meio de equipamentos eletrônicos denominados “Sensores Remotos”. Os sensores remotos captam e registram a energia refletida ou emitida pelos objetos na superfície da Terra.
	Um exemplo típico de sensor remoto é o olho humano. Através da propagação das ondas eletromagnéticas, que incidem sobre os nossos olhos, recebemos informações sobre objetos à distância. O olho humano só enxerga a luz ou energia visível.
	Os primeiros sensores remotos a serem construídos tomaram como base o mecanismo da visão humana. 
Outros exemplos de sensores remotos : a câmara fotográfica; utilizada para fotografar nossas férias, festas etc.; as câmaras de vídeo e os sistemas imagiadores a bordo de satélites.
As câmaras fotográficas e de vídeo captam energia na região do visível e do infravermelho próximo. No caso das câmaras fotográficas o filme funciona como o sensor que capta e registra a energia proveniente de um objeto ou área fotografada.
Composição dos sensores remotos
	Um sistema sensor é constituído bàsicamente por um coletor (que pode ser uma lente, espelho ou antena), um sistema de registro (que pode ser um ou mais detectores ou filmes) e uma unidade eletrônica.
	Qualquer sistema sensor apresenta os seguintes componentes necessários para captar a radiação eletromagnética :
	- Coletor : recebe a energia através de uma lente, espelho, antena etc.;
	- Detector : capta a energia celetada de uma determinada faixa do espectro;
	- Processador : processa o sinal registrado, através do qual se obtém o produto;
	- Produto : contém a informação necessária ao usuário.
Tipos de dados que podem ser registrados por Sensores Remotos
	- Planimetria : localização (x e y)
	- Altimetria : elevação, batmetria (z)
	- Cor de objetos
	- Característica de absorção de REM ( radiação eletromagnética )
	- Biomassa da vegetação
	- Conteúdo de umidade da vegetação
	- Temperatura
	- Textura ou rugosidade da superfície
Quanto ao tipo de produto
	Os sistemas sensores podem ser classificados como não-imagiadores, pois não fornecem uma imagem da superfície sensoriada. Ex.: radiômetros (saída em dígitos ou gráficos) e espectrorradiômetros (assinatura espectral). 
E imagiadores, quando temos como resultado uma imagem da superfície observada. Fornecem informações sobre a variação espacial da resposta espectral da superfície sensoriada.
	
Sensores remotos eletrônicos
	Os sensores remotos eletrônicos a bordo de satélites são equipamentos que coletam a energia proveniente dos objetos na superfície da Terra e a convertem em um sinal elétrico passível de ser registrado e transmitido para estações de recepção na Terra. 
	Este sinal por sua vez é processado para gerar produtos digitais compatíveis à análise em computador ou produtos fotográficos para análise visual.
Sensores remotos imagiadores
	Os sensores imagiadores que estão a bordo de satélites são instrumentos que captam a radiação eletromagnética proveniente da superfície terrestre e geram imagens com diferentes resoluções espaciais, temporais, espectrais e radiométricas.
Resolução dos Sistemas Sensores
	É uma medida da habilidade que um sistema sensor possui de distinguir entre respostas que são semelhantes espectralmente.
	Resolução espacial : mede a separação angular ou linear entre dois objetos. Atualmente existem sistemas sensores que obtém imagens com uma resolução espacial baixa como é o caso do AVHRR a bordo do satélite NOAA, cuja imagem tem uma resolução espacial de 1 km, ou sistemas sensores que obtém imagens com alta resolução como o IKONOS, cujas imagens tem uma resolução espacial de 1 m.
	Resolução temporal : indica o intervalo de tempo que o satélite leva para voltar a recobrir a área de interesse. Exemplo : o sensor TM do Landsat-5 tem uma resolução temporal de 16 dias, isto é, a cada 16 dias o Landsat-5 passa sobre um mesmo ponto geográfico da Terra.
	Resolução espectral : é uma medida da largura da faixa espectral do sensor e de sua sensibilidade em distinguir dois níveis de intensidade de sinal retorno (radiação radiométrica).
	Resolução radiométrica : refere-se à capacidade que um sensor tem de poder discriminar, numa área imageada, objetos com pequenas diferenças de radiação refletida e/ou emitida. 
	Os sensores imagiadores necessitam de uma fonte externa de energia, no caso o Sol, para poder operar, por este motivo são chamados sensores passivos.
	Estes sensores sofrem sérias limitações para operarem em locais com grande cobertura de nuvens, tais como na Amazônia, na região nordeste do Brasil, no sul da Patagônia, na região da Terra do Fogo, na Antártica, uma vez que elas encobrem os objetos na superfície da Terra. O efeito é exatamente o mesmo quando estamos na praia tomando sol e uma nuvem se interpõe entre nós e o sol. A presença de nuvens pode impedir que a energia refletida pela superfície da Terra chegue ao sensor que está a bordo do satélite, isto fará com que o sensor registre apenas a energia que foi refletida pela própria nuvem.
	Os sensores imagiadores são um tipo de sensor de sistema devarredura que capta dados com diferentes faixas espectrais, tais como o sensor Multiespectral Thematic Maper-TM do satélite Landsat ou como a câmara CCD do CBERS, que obtém dados da região do visível e infravermelho (próximo, médio e distante).
	O dado gerado por este tipo de sensor é na forma de uma imagem, composta por milhares de pontos ordenados em linhas e colunas, semelhantes ao princípio utilizado pelas impressoras matriciais, para imprimir uma figura. Assim, tomando como exemplo uma imagem Landsat-TM, teremos em torno de 6.000 linhas, 7.000 colunas e 42.000.000 pontos. Estes valores são para cada banda do sensor.
Tipos de Sensores
Sensores Fotográficos
	Os sensores imagiadores, baseados em sistemas fotográficos, tentaram reproduzir as características do olho humano. A objetiva faz o papel da íris e o cristalino e filme, o papel da retina. Enquanto os sensores fotográficos possuem um detector foto-químico (filme), os imagiadores possuem detectores que transformam a radiação recebida em sinal elétrico. Portanto, as principais diferenças residem no processamento da imagem, na possibilidade de reutilização do detector e na capacidade de enviar um sinal elétrico que pode ser transmitido para uma estação remota.
	Os imagiadores são dispositivos eletro-ópticos que coletam a radiação eletromagnética proveniente da superfície terrestre, segundo um padrão geométrico regular; decompõe essa radiação através de prismas, grades de difração, filtros, detectores; registram as intensidades em diferentes intervalos espectrais e usam esses valores para modular sinais. Sendo assim, os problemas de resolução geométrica estão subordinados à óptica do sistema e ao tempo de resposta dos detectores, e a resolução espectral é função do tipo de detector e de capacidade espectral. Grande parte das atividades atuais de sensoriamento usam imagiadores.
Sensores do tipo Radar
	Os sensores do tipo radar, que são encontrados a bordo dos satélites da série ERS (leia : érs) e Radarsat, produzem uma fonte própria de energia na região das microondas, permitindo que captem imagens tanto durante o dia como à noite e em qualquer condição metereológica, incluindo tempo nublado e com chuva. Estes tipos de sensores são chamados de sensores ativos.
	Os sensores do tipo radar tem seu princípio de funcionamento baseado na radar natural do morcego, que emite um sinal de energia para um objeto e registra o sinal que retorna desse objeto, com isto ele pode evitar os obstáculos que encontra pelo caminho.
Sensores a Laser
	Sistemas ativos a laser são de uso mais raro. Operam de modo similar aos sistemas de radar, sendo de uso restrito, pois operam com pulsos de intensidade tão elevada que podem cegar animais ou pessoas em seu campo de visada. Por esse motivo eles tem sido usados somente em regiões remotas e sobre oceanos, para acompanhar manchas de vazamentos de óleos ou outras substâncias. 
Sensores Espectômetros
	Os espectômetros medem o conteúdo de um campo eletromagnético. São muito utilizados para identificação da composição química de objetos e para localizar recursos minerais ou para avaliar a extensão de acidentes nucleares.
Sensores Radiômetros
	Estes sensores são utilizados para obter perfis de temperatura da atmosfera e dos oceanos.
	Os radiômetros de microondas medem a temperatura, salinidade e rugosidade da superfície do mar através da neblina e à noite. Os radiômetros imagiadores são utilizados para mapear as distribuições de temperatura.
O envio de dados
	As informações adquiridas pelo satélite são posteriormente retransmitidas para a Terra na forma de sinais eletrônicos. Esses sinais são captados por antenas parabólicas programadas para rastrear esse tipo de satélite.
	Estes sinais serão então processados por computadores e transformados em dados na forma de gráficos, tabelas ou imagens e passados aos usuários, que serão utilizados, principalmente as imagens, no estudo dos recursos naturais e do meio-ambiente.
Usos e importância das imagens obtidas por sensoriamente remoto
	As imagens obtidas por satélites de sensoriamento remoto são usadas por profissionais de inúmeras áreas . As mais comuns são :
- Meteorologia – previsão do tempo, acompanhamento de mudanças atmosféricas, controle de poluentes, medição do efeito estufa e do buraco na camada de ozônio;
- Defesa Civil – previsão de catástrofes naturais que permitem a tomada de medidas preventivas;
- Planejamento e acompanhamento de culturas agrícolas;
- Planejamento e monitoramento municipal e regional;
- Monitoramento de áreas florestais para detecção de queimadas e outras formas de desmatamento;
- Usos militares – espionagem, acompanhamento de movimentação de inimigos e planejamento estratégico do posicionamento de tropas;
- Meio ambiente, cartografia, topografia, geoprocessamento, geologia, geomorfologia, recursos hídricos, etc.
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