Geoprocessamento e sensoriamento ambiental

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GEOPROCESSAMENTO E SENSORIAMENTO 
REMOTO APLICADO A RECURSOS HÍDRICOS 
 
 
 
 
 
Autores: 
Fabiano Costa de Almeida 
Especialista em Geoprocessamento/ANA 
 
Daniel Assumpção Costa Ferreira 
Especialista em Geoprocessamento/ANA 
 
 
 
 
 
1. FUNDAMENTOS DE GEOPROCESSAMENTO PARA RECURSOS HÍDRICOS 
1.1 Conceitos Introdutórios e definições 
Sobre os recursos hídricos... 
• Recurso hídrico é aquele formado pela água doce superficial e subterrânea a que 
temos acesso. 
• É um recurso extremamente escasso, pois menos de 3% da água existente é doce, 
sendo a maior parte desta pequena porção armazenada em geleiras. 
• No Brasil, a Lei n° 9.433/1997 (“Lei das Águas”) institui a Política Nacional de Re-
cursos Hídricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. 
 
 
• Segundo a Lei n° 9.433/1997, a Política Nacional de Recursos Hídricos baseia-se 
nos seguintes fundamentos (Art. 1°): 
– I - a água é um bem de domínio público; 
– II - a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; 
– III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o 
consumo humano e a dessedentação de animais; 
– IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo 
das águas; 
Fonte: http://www.drm.rj.gov.br/index.php/projetos-e-
 
 
– V - a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Políti-
ca Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Geren-
ciamento de Recursos Hídricos; 
– VI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a 
participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades. 
• Perceba que no inciso V daquele artigo, a lei afirma que “a bacia hidrográfica é a 
unidade territorial”. 
• Segundo o IBGE¹, uma BACIA HIDROGRÁFICA é um conjunto de terras drenadas 
por um rio principal e seus afluentes. Uma bacia se limita com outra pelo divisor de 
águas. 
• Neste momento do curso é importante apresentar outras nomenclaturas ligadas à 
área de recursos hídricos. A padronização ora utilizada é aquela adotada pelo IB-
GE. 
• RIO: curso d’água natural que desagua em outro rio, lago ou mar. Os rios levam as 
águas superficiais, realizando uma função de drenagem, ou seja, escoamento das 
águas. 
• Seus cursos estendem-se do ponto mais alto (nascente ou montante) até o ponto 
mais baixo (foz ou jusante), que pode corresponder ao nível do mar, de um lago ou 
de outro rio do qual é afluente. 
• DIVISOR DE ÁGUAS: Materializa-se no terreno pela linha que passa pelos pontos 
mais elevados do terreno e ao longo do perfil mais alto entre eles, dividindo as 
águas de um e outro curso d’água. 
• Já sabemos que os recursos hídricos são escassos, dotados de valor econômico, 
de domínio público e que a bacia hidrográfica é a unidade territorial para a gestão 
compartilhada destes recursos. 
• As análises das medições das estações fluviométricas, das imagens de satélite, 
dados meteorológicos devem ser reunidos e analisados para a correta tomada de 
decisão por parte do gestor 
• Nesse contexto, as disciplinas de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto 
auxiliam sobremaneira a gestão dos recursos hídricos, especialmente no caso do 
Brasil, um país de dimensões continentais. 
 
Sobre o Geoprocessamento... 
• Câmara et al. (2001)² definem Geoprocessamento como “a disciplina do conhe-
cimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamen-
to da informação geográfica”. 
• A todas as coisas concretas podemos agregar atributos de localização: 
 
 
– Coordenadas do posicionamento de um automóvel, de um navio, de uma 
casa, de uma árvore, de uma cadeira, de um parafuso, de uma estação flu-
viométrica, do encontro de dois cursos d’água... 
• Os dados com atributos “geo” agregam valor à análise para a tomada de decisão 
de um empresário, de um governante, de um gestor público. Neste curso, nos inte-
ressa utilizar esta disciplina para a gestão de recursos hídricos. 
 
Sobre Sistema de Informações Geográficas... 
• A ferramenta de que o Geoprocessamento se vale é o Sistema de Informações 
Geográficas – SIG (Geographic Information System – GIS). 
• Como o próprio nome indica, o SIG é um sistema. Embora os softwares façam par-
te de um SIG, não são eles os únicos elementos que o formam. Há também: 
– Hardware, dados, pessoas e métodos. 
 
Sobre as classes de representação... 
• Ao utilizarmos um SIG para Geoprocessamento, não trabalhamos com o mundo 
real. 
• O mundo real é contínuo. Assim, tratamos com uma abstração da realidade, ou se-
ja, nós a representamos simplificadamente em um espaço discreto com as classes 
de representação. 
• No SIG, há duas grandes classes de representação geométrica: 
– Vetorial: pontos, linhas e polígonos (Ex.: polígono de limites de um município, 
ponto de localização de uma estação fluviométrica etc.) 
– Matricial (raster): matriz bidimensional (Ex.: imagem, modelo digital do terre-
no etc.) 
• Como nós teremos um módulo específico no curso a distância, não irei avançar 
mais no assunto Geoprocessamento, OK? 
• Não se esqueça do link para a publicação gratuita dos pesquisadores do Instituto 
Nacional de Pesquisas Espaciais no início desta apresentação, caso você desejar 
se aprofundar. 
• Agora, vamos ver algumas definições e conceitos introdutórios quanto à disciplina 
Sensoriamento Remoto, que também possui um módulo reservado de ensino a dis-
tância. 
 
 
 
Sobre Sensoriamento Remoto... 
• SENSORIAMENTO REMOTO é o conjunto de técnicas que possibilita a obtenção 
de informações sobre alvos na superfície terrestre (objetos, áreas, fenômenos), 
através do registro da interação da radiação eletromagnética com a superfície, rea-
lizado por instrumentos denominados de sensores, sem que haja contato direto 
com o alvo investigado. 
• Geralmente estes sensores estão presentes em plataformas orbitais ou satélites, 
aviões e a nível de campo. 
• Os sensores remotos captam a radiação eletromagnética refletida ou emitida pelo 
objeto convertendo-a em sinal elétrico passível de registro e posterior interpretação 
• Os SISTEMAS SENSORES, que convertem a energia eletromagnética proveniente 
dos objetos em um registro na forma de imagem ou gráfico, podem ser classifica-
dos em PASSIVOS ou ATIVOS: 
• Sensores passivos 
• Não possuem fonte própria de radiação. 
• Recebem a radiação eletromagnética que foi emitida pelos próprios 
alvos ou que foi emitida por outra fonte (Ex: Sol) e posteriormente re-
fletida pelos alvos. 
• Sensores ativos 
• Possuem sua própria fonte de radiação eletromagnética. 
• A radiação eletromagnética recebida pelo sensor foi previamente emi-
tida por ele mesmo. 
 
1.2 Geoprocessamento e Sistemas de Informação Geográfica – Conceitos intro-
dutórios 
 
Conceitos: 
Geoprocessamento 
Geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas 
e computacionais para o tratamento da informação geográfica e que vem influenciando de 
maneira crescente as áreas de Cartografia, Análise de Recursos Naturais Transportes, 
Comunicações, Energia e Planejamento Urbano e Regional (Camara, 1995). 
O geoprocessamento é o processamento informatizado de dados georreferenciados. 
Utiliza programas de computador que permitem o uso de informações cartográficas 
(mapas, cartas topográficas e plantas) e informações a que se possa associar 
 
 
coordenadas desses mapas, cartas ou plantas (Wikipédia). 
 
Conceito simplificado: 
 
“Geoprocessamento é a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e 
computacionais para o tratamento da informação geográfica.” 
 
Se “onde” é uma informação imprescindível no seu projeto, negócio, estudo, então 
Geoprocessamento é suaferramenta de trabalho. 
 
Sistema de Informações Geográficas – SIG 
Um Sistema de Informação Geográfica (SIG ou GIS - Geographic Information System) é 
um sistema de hardware, software, informação espacial e procedimentos computacionais 
que permite e facilita a análise, gestão ou representação do espaço e dos fenômenos que 
nele ocorrem (Wikipédia). É “um conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armaze-
nar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real” (Burrough, 1987); um 
banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de procedi-
mentos para responder a consultas sobre entidades espaciais” (Smith et al., 1987). 
 
Observe que no conjunto de definições apresentados as palavras sistema e dados espa-
ciais são recorrentes, então podemos definir SIG com sendo um “Sistema concebido para 
manipular e produzir informação a partir de dados espaciais.”. 
 
Geoprocessamento x Sistema de Informações Geográficas 
Geoprocessamento é uma tecnologia formada pela confluência de outras tecnologias, a 
saber: 
• Sistema de Posicionamento Global (GPS); 
• Sensoriamento Remoto; 
• Processamento Digital de Imagens (PDI); 
• Cartografia Digital; 
• Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGBD); 
• Sistemas de Informações Geográficas (SIG). 
Observando os parágrafos anteriores que definem SIG, Geoprocessamento e suas inter-
faces, percebemos que o SIG é uma das ferramentas/sistemas que compõem uma parte 
importante da ciência do Geoprocessamento. 
 
 
Por se tratar do sistema mais importante, dinâmico e crucial aos profissionais do geopro-
cessamento, os slides subsequentes irão abordar com maior detalhe o funcionamento, 
fonte e modelo de dados, e aplicações do SIG em recursos hídricos e áreas correlatas. 
Componentes de um SIG 
 
Software: Programas (ambientes computacionais) que manipulam e geram dados 
georreferenciados. 
Softwares tipo SIG 
1. SPRING - www.dpi.inpe.br/spring/ 
• Tecnologia Brasileira desenvolvido pelo INPE 
• Gratuito 
• Constante atualização 
2. gv SIG 
• Software livre desenvolvido na Espanha e boa alternativa 
• Vem crescendo no mercado 
3. Quantum GIS - www.qgis.org/ 
4. Globbal Mapper 
• Barato 
 
 
• Excelente visualizador para distintos formatos de dados espaciais 
• Boa interface com GPS 
• Fácil manipulação 
5. Grass (Geographic Resources Analysis Support System) - wwwgrass.fbk.eu 
• Processamento de imagens 
• Modelagem espacial 
• Produção de gráficos 
• Visualizador de dados de vários formatos 
Softwares para Processamento Digital de Imagens (PDI) 
1. ENVI - http://www.envi.com.br/ 
• Mais amplamente usado 
• Boa interface com ArGIS 
• Existe representante autorizada no Brasil 
• R $17.000,00 
2. ERDAS- http://www.erdas.com 
• Foi líder de mercado durante anos 
• A opção entre ERDAS X ENVI depende muito do operador 
• R$36.000,00 
3. SPRING - - http://www.dpi.inpe.br/spring/ 
• Bastante usado por pesquisadores do INPE 
• Tecnologia Nacional 
Hardware: Componentes físicos do sistema. CPU e periféricos de entrada e saída 
das informações (mesa digitalizadora, scanner, plotter, teclado, etc.). 
Configuração Mínima: 
• HD de 80 Gb. 
• Memória RAM > 1 GB. 
• Processador Pentium 4 com clock acima de 2GHz. 
 
 
• Tela de 17”. 
• 
Dados: Formas de representação do mundo real 
 
 
TIPOS DE DADOS EM SIG - Os dados, representações do mundo real, quando im-
plementados em ambiente computacional podem ser tipificados nas categorias: 
• Dados temáticos: Dados temáticos descrevem a distribuição espacial de uma 
grandeza geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de pedologia 
e a aptidão agrícola de uma região. 
 
 
Dados cadastrais: distingue-se de um temático, pois cada um de seus elementos é um 
objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações 
gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfico que 
possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido, etc.) e que podem ter re-
 
 
presentações gráficas diferentes em mapas de escalas distintas. Os atributos estão arma-
zenados num sistema gerenciador de banco de dados. 
 
 
Dado tipo Redes: No caso de redes, cada objeto geográfico (e.g: cabo telefônico, trans-
formador de rede elétrica, cano de água) possui uma localização geográfica exata e está 
sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados. As informações 
gráficas de redes são armazenadas em coordenadas vetoriais, com topologia arco-nó: os 
atributos de arcos incluem o sentido de fluxo e os atributos dos nós sua impedância (custo 
de percorrimento). Rede em Geoprocessamento denota as informações associadas a: 
 Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone; 
 Redes de drenagem (bacias hidrográficas); 
 Rodovias. 
 
 
 
 
 
Dado tipo Modelo Numérico do Terreno (MNT): utilizado para denotar a representação 
quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Um MNT pode ser de-
finido como um modelo matemático que reproduz uma superfície real a partir de algori t-
mos e de um conjunto de pontos (x, y), em um referencial qualquer, com atributos denota-
dos de z, que descrevem a variação contínua da superfície. Alguns exemplos de dados 
armazenados no formato de MNT são: 
 Modelo Digital de Elevação de uma região 
 Concentração de ferro em terreno de mineração 
 Profundidade de uma lagoa ao longo de sua superfície 
 Declividade de uma encosta 
 
 
Dado tipo Imagem: Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotranspor-
tados, as imagens representam formas de captura indireta de informação espacial. Arma-
zenadas como matrizes, cada elemento de imagem (denominado "pixel") tem um valor 
proporcional à energia eletromagnética refletida ou emitida pela área da superfície terres-
tre correspondente. Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos geo-
 
 
gráficos estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer a técnicas de fotointerpre-
tação e de classificação para individualizá-los. 
 
 
REPRESENTAÇÃO DE DADOS EM SIG – Os distintos tipos de dados espaciais, apre-
sentados nos slides anteriores, são categorizados dentro de um SIG em dois formatos 
primordiais: 
 Matricial ou raster – Geometria representada por uma matriz de pixels. 
 Vetorial - geometria representada na forma de linhas, pontos e polígonos. 
 
 
 
 
FORMATO VETORIAL 
 
 
 
FORMATO VETORIAL 
Importante: A todo dado vetorial armazenado e manipulado dentro de um SIG sempre 
estará associado uma tabela de atributos. A robustez de um SIG deve-se em grande me-
dida a sua capacidade de associação de dados tabulares a informação espacial. 
 
FORMATO MATRICIAL OU RASTER 
 
 
 
 
FORMATO MATRICIAL OU RASTER 
Imagens de satélite: 
• O valor do pixel expressará a refletância convertida a DN (0 a 255 em ima-
gens 8bits). 
Arquivos matriciais diversos: 
• O valor do pixel expressará o valor atribuído a ele no processo de geração 
do mesmo. Podendo conter informação numeral e nominal. 
• No caso do MNT o valor do pixel representará o valor numeral da superfície 
modelada. EX: altitude no srtm e profundidade na batimetria. 
 
 
 
 
FORMATO MATRICIAL vs VETORIAL – Uma determinada informação em formato vetorial 
pode ser convertida em matricial e vice-versa. Mas ao realizarmos esta operação dentre 
de um SIG temos de estar ciente das restrições geométricas impostas a este tipo de con-
versão. 
Observe na figura ao lado que a conversão do arquivo vetorial tipo polígono em arquivo 
matricial gera uma figura geométrica similar,mas não idêntica a figura original, ou seja, se 
fôssemos calcular a área de cada uma das figuras haveria diferença em seus valores. 
 
 
 
 
FONTES DE DADOS EM SIG: 
 
1. CARTAS PLANIMÉTRICAS 
 
Cartas Planimétrcas produzidas pelo Exército em formato analógico: 
• Necessitam ser digitalizadas e vetorizadas para separação dos temas. 
• Importante fonte de dados. 
• Dados derivados destas: Topografia, hidrografia, localidades, estradas, entre outros. 
 
 
 
 
2. IMAGENS ORBITAIS 
 
Diferentes sensores para distintas aplicações: 
1. Landsat- TM/ETM, CBERS-CCD e SPOT-HRV : Mudança de uso e cobertura da 
terra. 
2. Nooa- AVHRR: Estimativa de fitomassa, estudos em meteorologia e agrometeoro-
logia. 
3. Ikonos e QuickBird: Estudos em ambiente urbano, demarcação de propriedades, 
etc. 
4. SRTM: Levantamento topográfico. 
 
 
 
 
3. PONTOS DE GPS E PLANILHAS ELETRÔNICAS 
Aplicações GPS: 
1. Coleta de pontos de interesse. 
2. Aferição de trabalho de escritório. 
3. Demarcação de terras (deve ser GPS geodésico). 
Aplicações de planilhas eletrônicas: 
1. Agregação de informações tabulares úteis. 
2. Geração de arquivos vetoriais, desde que existam campos contendo as coordena-
das de cada uma de suas feições. No exemplo ao lado, cada feição possui uma 
coordenada de latitude e longitude. 
3. Elaboração de gráficos e estatísticas. 
 
 
 
 
BENEFÍCIOS DA IMPLEMENTAÇÃO DE UM SIG: 
1. Dados geoespaciais podem ser armazenados facilmente. 
2. Revisão e atualização são mais fáceis. 
3. Dados geoespaciais podem ser consultados, analisados e representados fa-
cilmente. 
4. Dados geoespaciais podem ser compartilhados e trocados livremente. 
5. A produtividade de processos é muito melhor. 
6. Mais econômico e mais rápido. 
7. Melhora as tomadas de decisões. 
 
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO SIG: 
1. Qual é o fenômeno em estudo? 
2. Onde certo fenômeno ou atributo ocorre? 
3. Como ele muda ao longo do tempo? 
4. Quais são as relações entre as distintas entidades espaciais? 
5. O que acontece se...? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ETAPAS DE TRABALHO EM SIG 
 
ÁREAS DE APLICAÇÃO DE UM SIG 
CRUZAMENTO DE CAMADAS DE INFORMAÇÃO ESPACIAL 
UTILIDADES: 
1. Mapeamento de área de risco. 
2. Delineamento de áreas aptas à construção. 
3. Traçado de ferrovias e estradas. 
4. Identificação de pontos para instalação de estação fluviométricas e pluviométricas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CORRELACIONAR DADOS ESPACIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDOS MULTITEMPORAIS 
 
 
ÁREAS DE APLICAÇÃO DE SIG EM RECURSOS HÍDRICOS 
 
DELINEAMENTO DE ÁREA DE DRENAGEM DE ESTAÇÕES FLUVIOMÉTRICAS 
 
Etapas do trabalho: 
1. Seleção da bacia de interesse dentro de um SIG. 
 
 
 
2. Cruzamento espacial entre a bacia de interesse e o Modelo Digital de Elevação – 
MDE, que fornecerá a altimetria da região. 
 
 
3. Usando operadores espaciais em um SIG, extrai-se o MDE do interior da bacia de inte-
resse. 
4. Acrescenta-se o arquivo vetorial da localização das estações fluviométricas 
 
 
 
 
 
5. Extração de arquivo de direção de fluxo a partir do MDE, ou seja, este arquivo 
indica a direção que a chuva precipitada sobre determinada área (pixel) vai tomar; 
 
 
6. A partir do arquivo matricial de direção de fluxo, extrai-se o arquivo de acumula-
ção de fluxo, que exprime quantos pixeis a montante de determinado ponto (pixel) 
drenam para este; 
 
 
7. Uma vez gerada o raster de acumulação de fluxo, edita-se o arquivo vetorial das 
estações fluviométricas. Nesta etapa do trabalho objetiva-se fazer que as estações 
 
 
fluviométricas tenham sua localização espacial coincidente com o “calha do rio”, 
neste caso representado pelo arquivo de acumulação de fluxo. 
 
 
8. Nesta etapa de edição manual conta muito a experiência do geoprocessador e a 
disponibilidade de outras fontes de informação. No exemplo ao lado, uma estação 
fluviométrica inicialmente plotada distante do rio (erro de sistema de coordenadas 
ou imprecisão da coordenada) foi deslocada manualmente 4km para a calha do rio 
Mapuera, observando uma carta topográfica da região. Observe que a tabela de 
atributos da estação confirma ela está localizada na aldeia indígena WAI-WAI. 
 
 
 
 
9. Na etapa anterior utilizamos a carta topográfica como referencial para a realoca-
ção da estação fluviométrica, na prática o objetivo é fazer com que a estação fluvi-
ométrica esteja situada na calha do rio, que neste modelo é representado pelo ar-
quivo matricial de acumulação de fluxo. 
 
 
10. Uma vez ajustadas todas as estações fluviométricas às calhas (raster de acu-
mulação de fluxo) dos seus respectivos rios, rodamos um algoritmo que irá delinear 
a geometria da área de contribuição de cada uma das estações fluviométricas; 
11. Uma vez delineada a geometria, calcula-se a área de contribuição, em km2, de 
cada uma delas; 
 12. Ao final teremos um arquivo vetorial tipo polígono, representando a área de 
contribuição das estações. 
 
 
 
 
 
ÁREAS DE APLICAÇÃO DE SIG EM RECURSOS HÍDRICOS 
CODIFICAÇÃO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS PELO MÉTODO DE OTTO PFAFSTET-
TER 
Em 1997 é publicada a Lei 9.433 que institui o Sistema Nacional de Gerenciamento de 
Recursos Hídricos – SINGREH, e entre outras medidas cria o Conselho Nacional de Re-
cursos Hídricos - CNRH que começa a funcionar em 1998. No ano 2000 é criada a Agên-
cia Nacional de Águas por meio da Lei 9.984. 
Atentos às vantagens da codificação de Otto e necessitando estabelecer as bases para a 
implantação da recém-criada Política Nacional de Recursos Hídricos, o CNRH estabelece 
em 2002, por meio de sua Resolução nº 30/2002, que o método de Otto Pfafstetter 
passa a ser a codificação oficial de bacias hidrográficas no Brasil. Nessa resolução é 
estabelecida uma divisão de bacias para a América do Sul, a qual serviu de ponto de 
partida para a construção da Base Hidrográfica Ottocodificada da ANA, cuja primeira ver-
são foi publicada em dezembro de 2006. 
Tomemos como exemplo a bacia do rio Trombetas mostrada na Figura 2. Essa bacia faz 
parte da bacia amazônica e traz na atual codificação da base hidrográfica da ANA o códi-
go 454. Vamos representar esse código 454 por um código R para tornar o exemplo mais 
genérico. A partir do radical R são agregados à sua direita dígitos pares e ímpares de 
acordo com o processo descrito a seguir. 
O método de Otto Pfafstetter inicia-se pela determinação do curso d’água principal da ba-
cia a ser codificada. Essa determinação consiste em partir da foz da bacia e decidir a ca-
da confluência, qual o trecho de maior área de contribuição. Repetindo-se esse processo 
a cada confluência, vai-se agregando trechos ao curso d’água principal até o trecho mais 
a montante. O rio destacado em vermelho é o resultado desse primeiro passo. 
 
 
 
 
 
 
 
As áreas restantes contribuem diretamente para o curso d’água principal e são denomi-
nadas interbacias. Os quatro tributários principais dividem o rio em cinco trechos. As 
áreas de contribuição de cada um desses trechos recebem então os dígitos ímpares 1, 3, 
5, 7, e 9, conforme ilustrado ao lado. 
Note-se que ao contrário das bacias (propriamente ditas), que possuem uma certa uni-
formidade nos seus tamanhos, as interbacias possuem tamanhos amplamente variáveis, 
a interbacia R5 é praticamente invisível na figura ao lado. Isso ocorre porque segundo a 
lógica da codificação de Otto, o tamanho das interbacias é proporcional à distânciaentre 
os tributários que a limitam. No presente caso, uma vez que os tributários R4 e R6 são 
muito próximos, a interbacia 5 reduz-se a uma área minúscula. 
 
Supondo que o código R corresponde à bacia 454, teríamos nesse ponto a configuração 
de códigos mostrada ao lado. Uma vez que os códigos possuem 4 dígitos, essa codifica-
ção é dita de nível 4. 
O processo deve ser repetido para cada uma das bacias e interbacias até esgotar os tr i-
butários, ou, dito de outra forma, até que as bacias correspondam a apenas um trecho de 
hidrografia. Observe-se que no caso da interbacia 4545, não é possível detalhar mais, 
pois não há tributários. Essa interbacia só será detalhada se for feita para ela uma repre-
sentação em escala maior. 
 
 
 
 
Uma vez dado o código à bacia, ou ottobacia, esse código pode ser utilizado para outras 
finalidades, dando origem a códigos derivados, tal como ocorre com os trechos de drena-
gem que recebem o código de sua ottobacia correspondente, ou com os cursos d’água 
que recebem a parte esquerda do código de suas ottobacias componentes até o último 
número par. Está em estudo pela ANA a codificação das estações da rede hidrometeoro-
lógica e das massas d’água (lagos, reservatórios, etc.) usando o método de Otto. 
Uma vez codificadas pelo método de Otto, toda bacia em território Sul Americano pode 
ser inequivocamente identificada dentro de um SIG. Assim como se torna fácil a identifi-
cação de todas as bacias de contribuição que drenam para determinado ponto numa ba-
cia hidrográfica pré-definida. 
 
 
 
 
 
INTELIGÊNCIA GEOGRÁFICA / SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE RE-
CURSOS HÍDRICOS - SNIRH 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONJUNTURA DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL 
 
 
1.3 Conceitos Básicos de Cartografia 
Olá! Espero que você esteja aproveitando essa fase de ensino a distância do curso. 
Neste tópico 3, veremos os conceitos básicos da Cartografia. 
Além desta apresentação, para aprofundar um pouco mais o assunto, você também pode 
se apoiar em uma apostila sobre cartografia que o pessoal do Instituto Brasileiro de Geo-
grafia e Estatística – IBGE disponibiliza gratuitamente na internet. O endereço eletrônico é: 
 http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/nocoes.pdf 
A figura abaixo não é nada parecida com aquelas que estamos acostumados a ver em 
livros de Geografia, não é mesmo? 
Mas ela está correta! 
Apenas foi utilizada uma técnica de representação cartográfica diferente! 
 
 
 
Sobre a definição de Cartografia... 
• A representação do mundo que nos cerca é uma das possibilidades da Cartografia. 
Veja sua definição: 
 
Observadas, portanto, a ciência e a técnica, há de ser considerado ainda o componente 
artístico da comunicação visual de um mapa. 
Sobre a escala... 
• A redução do espaço físico real em um mapa ou a ampliação de um minúsculo ser 
vivo em uma fotografia ou a exata reprodução de uma boneco de cera no museu 
são viabilizados pela ESCALA. 
• Escala é a relação entre as dimensões dos elementos em um mapa ou em um ob-
jeto (d) e aquelas medidas diretamente sobre o elemento real representado(D). 
 
 
• A redução do espaço físico real em um mapa ou a ampliação de um minúsculo ser 
vivo em uma fotografia ou a exata reprodução de uma boneco de cera no museu 
são viabilizados pela ESCALA. 
• Escala é a relação entre as dimensões dos elementos em um mapa ou em um ob-
jeto (d) e aquelas medidas diretamente sobre o elemento real representado(D). 
 
 
 
 
• Todo documento cartográfico deve informar sua escala. Normalmente podemos 
encontrar a escala em sua forma numérica e/ou gráfica. Veja: 
 
• Quando trabalhar com dados geográficos, considere também a escala em que eles 
foram produzidos. Feições extraídas de documentos em escalas pequenas (Ex: 
rios das cartas 1:1.000.000) dificilmente se “encaixarão” àquelas oriundas de do-
cumentos em escalas grandes (Ex: limites de municípios determinados pelos 
mesmos rios, mas que foram obtidos de cartas 1:50.000). 
 
 
 
 
Sobre a forma da Terra... 
• Quando estava no ensino fundamental, lembro que minha professora falava que a 
Terra tinha a forma redonda, como uma bola de futebol; 
• Já no ensino médio, ouvia que a Terra não era perfeitamente redonda, mas acha-
tada nos polos, por isso, sua forma era como de uma maçã; 
• No curso pré-vestibular, a fruta era outra: pera! Isso porque nosso planeta tem 
maior volume no Hemisfério Sul do que no Hemisfério Norte. 
 
• Aqueles foram os objetos que nossos professores encontraram para a analogia 
com o formato da Terra de acordo com a evolução estudantil (e que funcionou co-
migo, pois nunca mais me esqueci!). 
• Entretanto, sabemos que a superfície de nossa planeta é completamente irregular. 
Assim, necessitamos de modelos: 
 
• No modelo físico, a superfície é denominada GEOIDE. Ela é formada por todos os 
pontos de potencial gravitacional constante (superfície equipotencial) e que coinc i-
de aproximadamente com o nível médio dos mares. 
• Qual é a importância prática deste modelo físico para os recursos hídricos? 
 
 
– mantidas as condições normais de pressão e temperatura, líquidos sempre 
escoam de um ponto de potencial gravitacional maior para outro de menor 
potencial! 
 
• Mesmo para o modelo geoidal, não é trivial utilizar aquela representação da Terra 
para determinar pontos em sua superfície. 
• Adotando-se modelos matemáticos, cujas equações são perfeitamente definidas, 
podemos facilitar o trabalho. 
• O sólido geométrico mais simples para a Terra é a ESFERA (raio aproximado de 
6.371.000 m). 
• Mas... lembra as irregularidades da superfície terrestre real? A esfera é tão simpló-
ria que muitas aplicações práticas podem não ter suas precisões atendidas. 
• Que tal se contemplássemos os achatamentos nos polos em um outro modelo ma-
temático? 
 
• Se fizermos uma elipse girar em torno de um de seus eixos, teremos um outro sóli-
do geométrico denominado ELIPSOIDE DE REVOLUÇÃO. 
• Tal figura contempla os achatamentos dos polos da Terra, ajustando-se melhor à 
superfície real do planeta sem embaraçar sobremaneira sua representação e a lo-
calização de pontos em sua superfície. 
 
 
• Por isso, o sólido geométrico do elipsoide é o modelo matemático utilizado nos di-
ferentes Sistemas de Referência Geodésicos ou Data² Geodésicos (WGS 84, SAD 
69, Córrego Alegre, SIRGAS 2000 etc.). 
– O Datum WGS 84 é utilizado pelo sistema de posicionamento global ameri-
cano conhecido como ‘GPS’; 
– O SIRGAS 2000 é o Sistema Geodésico Oficial do Brasil desde 2005. Mas, 
em nosso país, muitas bases de dados ainda são encontradas em SAD 69 
(oficialmente, eles podem coexistir até 2014). 
– Os softwares que tratam informação geográfica apresentam algoritmos de 
transformação entre Sistemas de Geodésicos distintos, pois manter as ca-
madas de geoinformação no mesmo sistema de referência é uma boa práti-
ca de geoprocessamento. 
 
 
• Os Data Geodésicos podem ser globais ou locais. 
– Datum global (geocêntrico) = centro do elipsoide coincide com o centro da 
Terra. Exemplo: WGS 84 (World Geodetic System 1984), SIRGAS 2000 
(Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas 2000); 
– Datum local (topocêntrico) = centro do elipsoide NÃO coincide com o centro 
da Terra. Assim, sua superfície pode se adequar melhor a uma determinada 
localidade. Exemplo: SAD 69 (South American Datum 1969), que se adequa 
mais à América do Sul. 
 
 
 
Sobre a localização de pontos... 
• Estabelecido o modelo matemático para a forma da terra, interessa agora localizar 
pontos em sua superfície. 
• Qualquer ponto sobre a esfera ou o elipsoide pode ser inequivocamente posiciona-
do atravésde suas coordenadas de latitude, longitude e altitude (por enquanto, nos 
deteremos nas duas primeiras, pois trataremos da altitude mais adiante). 
• Latitude (Φ) 
– Marcada pelos paralelos 
– Origem (0°) no plano do Equador 
– Varia de +90° a -90° 
– Ao norte do Equador: + 
– Ao sul do Equador : - 
 Observação: a reta normal à superfície no ponto que se deseja obter as coordena-
das de latitude passa no centro do sólido somente se o modelo matemático for a esfera. 
Isso não ocorre no elipsoide devido ao achatamento. 
 
 
 
• Como vimos, os sinais positivo (+) e negativo (-) indicam o hemisfério em que um 
determinado ponto está localizado. Eles podem ser substituídos por letras. É impor-
tante sempre indicar em que hemisfério está o ponto: N (Norte) ou S (Sul) para lati-
tude (Φ); W (Oeste) ou E (Leste) para longitude (λ). 
• Para completar o posicionamento tridimensional, ainda temos de considerar a alti-
tude deste ponto. 
• Como estamos em um curso sobre recursos hídricos, em que o escoamento de lí-
quidos é uma questão central, o modelo físico (geoide) na questão da coordenada 
altimétrica não pode ser ignorado. 
• Mas como relacionar os modelos físico (geoide) e matemático (elipsoide) quanto à 
altitude? 
 
 
 
• A distância entre um ponto e a superfície geoidal (modelo físico) é chamada de 
ALTITUDE ORTOMÉTRICA (H), que pode ser obtida por aparelhos de medição de 
nível a partir de um marégrafo³ (em sua marcação do nível médio do mar) ou de 
Referências de Nível (RN’s4). 
• A distância entre um ponto e a superfície elipsoidal (modelo matemático) é chama-
da de ALTITUDE ELIPSOIDAL OU GEOMÉTRICA (h). As coordenadas altimétri-
cas dos receptores de GPS e de demais sistemas de navegação por satélites são 
originalmente fornecidas em relação à superície do elipsoide. 
• A diferença entre as altitudes elipsoidal e geiodal é chamada de “DESNÍVEL 
GEIODAL (N)”. Como as distâncias são tomadas sobre as retas normais àquelas 
superfícies, por simplificação, temos: 
N ≈ h – H 
 
 
• É justamente o desnível geoidal (N) que relaciona os modelos físico e matemático. 
Essa ligação entre os modelos é necessária porque nós podemos dimensionar e 
“encaixar” nosso elipsoide na Terra onde quisermos, pois trata-se de uma modela-
gem matemática, lembra? 
 
 
• Assim, para um determinado ponto, seu desnível geoidal pode ser positivo (se o 
elipsoide está sob o geoide) ou negativo (se o elipsoide passa sobre o geoide na-
quele local). 
• Para cada ponto da superfície terrestre podemos calcular tal diferença gerar um 
mapa de desnível geoidal. 
 
• Dados provenientes de diferentes Sistemas de Referência Geodésicos podem ser 
transformados para um único sistema escolhido por nós. 
• Os softwares de geoprocessamento utilizam métodos que dependem do tipo de re-
presentação das coordenadas: 
– Se estiverem em termos de (Φ, λ, h) -> Método de Molodensky. 
– Se estiverem em coordenadas cartesianas (X, Y, Z) -> Método dos 3 ou 7 
parâmetros. 
• Se desejar aprofundar o assunto, basta utilizar o recurso de Ajuda (Help) do pro-
grama para geoprocessamento que você utiliza para descobrir como são construí-
dos matematicamente os métodos citados anteriormente. 
Sobre as projeções cartográficas... 
• Até o presente momento, localizamos qualquer ponto tomando por base uma su-
perfície curva (elipsoide, pois é o sólido geométrico dos Sistemas Geodésicos). 
• Entretanto, ninguém fica andando com tal superfície embaixo do braço, não é 
mesmo? 
 
 
• Logo, temos de projetar os pontos da superfície curva em uma superfície plana. 
• Mas... 
• ...você já tentou pegar casca de uma laranja e pressioná-la na parede? 
– Se for uma calota equivalente à metade da laranja, você não conseguirá 
deixá-la plana sem antes rasgá-la; 
– Se for uma parte equivalente a um fuso (algo como a casca externa de um 
de seus gomos), talvez você até consiga deixá-la plana sem rasgar, mas 
ainda com deformações. 
– Sabemos que quanto menor for esse “pedaço”, menos deformações sofrerá 
para ser planificado [veja, por exemplo, o caso da Projeção Myriahedral em 
http://www.win.tue.nl/~vanwijk/myriahedral/CAJ103.pdf (em inglês)] 
• Isso acontece porque o elipsoide (ou mesmo a esfera) não é uma figura desenvol-
vível no plano. 
 
• E se nós “vestirmos” o sólido geométrico curvo com uma superfície desenvolvível 
no plano (como um cone ou um cilindro) ou mesmo utilizássemos o próprio plano? 
• Dependendo da superfície utilizada, podemos classificar as projeções em: 
– Planas (ou azimutais); 
– Cônicas; 
– Cilíndricas; ou 
 
 
– Polissuperficiais (Exemplo: policônica, myriahedral etc.). 
• Em qualquer uma das projeções acima, sempre haverá deformação para os pontos 
que não se encontram no local de toque da superfície plana (ou a ser desenvolvida 
no plano) com o sólido curvo. 
• À medida que se afastam dos locais de contato, as deformações aumentam. Assim, 
as projeções azimutais normalmente são utilizadas para pequenas áreas que se 
deseja representar. 
 
Quanto às propriedades, as projeções cartográficas podem ser classificadas em: 
a) Equidistantes 
• Para aquelas que preservam comprimentos 
b) Conformes 
• Para aquelas que preservam ângulos 
c) Equivalentes 
• Para aquelas que preservam áreas 
d) Afiláticas 
• NÃO POSSUI quaisquer das propriedades acima. 
 
 
Observação: as propriedades de equidistância, conformidade e equivalência são mutu-
amente exclusivas. Assim, não existe uma projeção ideal, mas apenas a que melhor 
atenderá determinado propósito. 
 
 
• O Sistema de Projeção Universal Transversa de Mercator – UTM é aquele utilizado 
pelos órgãos oficiais da Cartografia Brasileira (Instituto Brasileiro de Geografia e 
Estatística – IBGE e Diretoria de Serviço Geográfico do Exército – DSG) para o 
mapeamento sistemático do território nacional. 
• Trata-se de uma projeção cilíndrica e conforme, ou seja, a figura desenvolvível no 
plano para a projeção cartográfica é o cilindro e a propriedade preservada é relati-
va a ângulos. 
• O cilindro transverso ao eixo de rotação da Terra é secante à superfície curva, pois, 
se fosse tangente, haveria apenas uma “linha de toque” entre as duas figuras. 
Sendo secante, há duas “linhas de toque”. 
• No Sistema UTM, o cilindro ocupa 60 posições diferentes, se deslocando de 6° em 
6°, definindo um fuso para cada posição ocupada. 
• Cada fuso possui uma numeração, que vai de 1 a 60. A origem da numeração dos 
fusos é o antimeridiano de Greenwich. 
• Todo fuso UTM possui um meridiano central com seu valor único de longitude 
(exemplo: fuso UTM n° 23 tem seu meridiano central em 45° W de longitude e suas 
bordas, portanto, estão definidas entre as longitudes 42° W e 48° W, marcando os 
6° de amplitude do fuso) 
 
 
• Como há duas “linhas de toque” (sobre as quais o fator de escala k = 1), a porção 
da superfície curva que ficou entre as linhas secantes deve ter sua escala reduzida 
(fator de escala no meridiano central k = 0,9996) para que “caiba” em uma região 
menor do cilindro a fim de ser planificada. Ao contrário, para as regiões de borda, 
ocorre ampliação da escala (k > 1). 
 
Sistema de Projeção UTM 
 
 
 
• Cada fuso UTM, após planificado, forma um sistema cartesiano em que o eixo ho-
rizontal é a Linha do Equador e o eixo vertical é o meridiano central do fuso consi-
derado. 
• A origem do sistema cartesiano é o cruzamento dos eixos horizontal (Equador) e 
vertical (meridiano central do respectivo fuso). 
• No plano cartesiano, as coordenadas não são mais angulares (como a latitude e a 
longitude), mas métricas (denominadas E, para o eixo horizontal e N, para o verti-
cal). 
• A fim de evitar coordenadas negativas dentro de cada fuso, países quepossuem a 
maior porção do seu território no Hemisfério Sul (Brasil) acrescentam 500.000 m e 
10.000.000 m, respectivamente, para os valores de E e N da origem. 
– Exemplo de localização de ponto no Sistema UTM: ponto P de coordenadas 
E = 512.973,92 m e N = 8.786.132,09 m 
 
 
 
Um MESMO PONTO da superfície terrestre PODE ter: 
a) coordenadas geodésicas DISTINTAS, dependendo do sistema geodésico adota-
do. 
 
 
b) Coordenadas planas DISTINTAS, dependendo da projeção utilizada e dos parâ-
metros de construção dessa projeção. 
Então... 
Dica 1: Nunca deixe de mencionar o sistema geodésico quando quiser localizar um ponto 
em coordenadas geodésicas; 
Dica 2: Nunca deixe de mencionar o sistema de projeção cartográfica e seus principais 
parâmetros (incluindo o sistema geodésico!) quando quiser localizar um ponto em coor-
denadas planas. 
 
Sobre a Cartografia Sistemática Nacional... 
 
• Cada carta topográfica do mapeamento sistemático possui um ÍNDICE DE NO-
MENCLATURA. 
• Esse índice começa com a codificação das cartas ao milionésimo (escala 
1:1.000.000). 
• A codificação ao milionésimo é composta por uma letra inicial (S ou N, dependendo 
se o quadrante estiver no Hemisfério Sul ou Norte, respectivamente); uma segunda 
letra (A, B, C, D, E, F, G, H, I ao Sul do Equador e A, B ao Norte do Equador) em 
 
 
que cada letra abrange uma determinada amplitude de 4° de latitude); e o número 
do fuso correspondente (no Brasil, temos os fusos de numeração 18 a 25). 
• À codificação ao milionésimo são agregadas as demais codificações das escalas 
maiores com outras letras, algarismos romanos, arábicos etc., conforme tabela a 
seguir com exemplo de índice de nomenclatura até a escala 1:25.000. 
 
Sobre outros conceitos da Cartografia... 
CURVA DE NÍVEL 
• Para representar a 3ª dimensão (altitude) em um plano, são utilizadas as CURVAS 
DE nível. Elas são linhas imaginárias do terreno, em que todos os pontos da refe-
rida linha têm a mesma altitude, acima ou abaixo de uma determinada superfície 
da referência, geralmente o nível médio do mar. 
• Equidistância é o espaçamento, ou seja, a distância vertical entre as curvas de ní-
vel. Essa equidistância varia de acordo com a escala da carta, com o relevo e com 
a precisão do levantamento. 
 
 
 
• Podemos traçar perfis a partir das curvas de nível para estudarmos, por exemplo, a 
declividade de uma determinada encosta. 
 
 
 
 
 
CURVA BATIMÉTRICA 
• Ela é, na essência, uma curva de nível. Mas ela é obtida pela técnica de BATIME-
TRIA, através da qual são medidas as profundidades dos oceanos, lagos e rios. 
• Assim como a curva de nível, a curva batimétrica é expressa cartograficamente por 
linhas que unem pontos de mesma profundidade, observadas as equidistâncias 
verticais. 
 
Sobre Modelo Numérico do Terreno... 
• O Modelo Numérico do Terreno é uma representação matemática computacional 
da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma região da su-
perfície terrestre. 
• Dados de altitude (quando o MNT é normalmente denominado de MDE – Modelo 
Digital de Elevação ou MDT – Modelo Digital do Terreno), informações geológicas, 
levantamentos de profundidades de um rio ou do mar, informação meteorológicas e 
dados geofísicos e geoquímicos são exemplos típicos de fenômenos representa-
dos por um MNT. 
 
 
 
• Um MDE muito utilizado em trabalhos de escalas globais e regionais é o proveni-
ente da missão SRTM. 
• Trata-se de um MDE disponibilizado gratuitamente que foi gerado a partir de um 
sensor de radar de abertura sintética embarcado em um ônibus espacial americano. 
• Valendo-se de técnicas de interferometria, foi gerado um MDE de toda a Terra (ex-
ceto para as regiões polares). 
• Detalhes do produto podem ser obtidos em 
http://eros.usgs.gov/#/Find_Data/Products_and_Data_Available/SRTM 
 
 
 
Sobre a Cartografia Digital... 
• Com a popularização da informática na segunda metade do século passado, surge 
a chamada Cartografia Digital. 
• Novos termos como CAM (Computer Aided Mapping), CAD (Computer Aided De-
sign), AM/FM (Automated Mapping/Facilities Management) são associados à pro-
dução de cartas e mapas em ambiente digital. 
• Não se trata de mera mudança de mídia de apresentação (de papel para a tela do 
computador), mas de potencialização da análise dos elementos que compõem os 
mapas e cartas, de suas relações espaciais, de visualização por camadas de te-
mas, visualizações tridimensionais... favorecendo, assim, a tomada de decisões 
mais rapidamente. 
• Os princípios da Cartografia Clássica permanecem na Cartografia Digital. 
• Datum Geodésico, projeção cartográfica, eficiência na comunicação visual dos da-
dos geográficos etc. devem ser considerados tanto no ambiente analógico quanto 
no digital. 
• Entretanto, alguns conceitos devem ser adaptados à nova plataforma de trabalho, 
como, por exemplo, a “precisão gráfica” e a “escala”. 
• Quanto à precisão gráfica (0,2 mm), ela se ampara no documento impresso, ou se-
ja, em uma mídia de escala fixa (desconsiderando, logicamente, as possibilidades 
de ampliação e redução por fotocopiadoras – ‘xerox’). 
• Assim, na Cartografia Digital, todos os elementos do terreno são passíveis de se-
rem representados, pois a escala na nova plataforma é dinâmica. 
• Em um programa de computador podemos ampliar (zoom) nosso desenho quantas 
vezes desejarmos. 
• A grande questão agora não é mais se ‘conseguimos atender à precisão gráfica do 
produto’, mas ‘qual é a acurácia do método de aquisição do dado que desejamos 
inserir na nossa base digital’ e, se precisarmos imprimir o produto final em uma mí-
dia estática (papel), ‘qual a maior escala que pode ser atendida com tal acurácia’. 
• Outro aspecto da revolução digital para a Cartografia está relacionada à ampliação 
do armazenamento de atributos de um elemento gráfico representado na carta. 
• Assim, na traço de linha que representa uma estrada pavimentada (que antes da 
era digital normalmente saberíamos apenas seu nome e, pelo estilo e cor de seu 
traçado, que era pavimentada), hoje, podemos armazenar também: o órgão público 
que é o responsável pelo trecho, fotos, links de internet, nomes dos estabelecimen-
tos comerciais a sua margem e quantas informações quisermos! 
• A quantidade de informações agregadas aos elementos gráficos que representam 
o mundo real não encontra limites na Cartografia Digital (desde que haja espaço de 
armazenamento), exigindo-se um sistema (Sistema de Informações Geográficas - 
 
 
SIG) formado por pessoas, softwares, hardwares... que foque na última função 
descrita na definição de Cartografia: a utilização da representação do espaço. 
• Na Cartografia Clássica, o alvo era a representação dos elementos do mundo 
real em uma carta ou um mapa. Todo o planejamento, a aquisição dos dados em 
campo, a precisão requerida do projeto eram voltados ao desenho das informações 
geográficas. 
• Na Cartografia Digital, o foco está na utilização das geoinformações em si. Elas 
até podem formar uma carta, um mapa. Mas sua força está na análise das relações 
topológicas entre aquelas informações, no armazenamento de atributos em cada 
elemento representado, no cruzamento de informações de forma ágil, mesmo que 
seja em uma vasta região de estudo. 
 
1.4 Princípios de Sensoriamento com Ênfase em Recursos Hídricos 
 
O que é Sensoriamento Remoto? 
Sensoriamento remoto para observação dos recursos naturais pode ser definido como 
sendo a obtenção de dados coletados por instrumentos denominados sensores, sem que 
haja contato direto com o alvo de investigação. Os sensores remotos captam a radiação 
eletromagnética refletida ou emitida pelo objeto convertendo-a em sinal elétrico passível 
de registroe posterior interpretação. (Sabins, 1978). 
 
O Espectro Eletromagnético 
O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da radiação eletromagné-
tica com relação ao seu comprimento de onda. A radiação eletromagnética (REM) é o 
meio pelo qual a informação é transferida do objeto ao sensor. 
 
 
O espectro eletromagnético contém desde as ondas de rádio, as microondas, o infraver-
melho, a luz visível, os raios ultravioleta, os raios X, até aos radiação gama. 
 
 
 
 
 
Interações possíveis entre Espectro Eletromagnético e os alvos na superfície ter-
restre 
 
 
 
 
 
 
Razão () entre fluxo de energia eletromagnética refletida (r) por um objeto e fluxo 
nele incidente (i). 
 
 
Razão () entre o fluxo transmitido (t) e o fluxo incidente (i) sobre a superfície. 
Quando ocorre uma mudança na direção do feixe de luz depois de transmitida pelo 
objeto, temos o princípio da refração. 
Exemplo: Ar Água 
 
 
 
Razão () entre o fluxo absorvido (a) e o fluxo incidente (i) sobre a superfície. 
 
 
 
O somatório da reflectância, trasmitância e absortância proveniente de determinado a lvo 
será igual ao fluxo radiante (taxa de variação de energia ao longo do tempo, medida em 
Watt) incidente sobre este. Se 1 watt de fluxo radiante incide em determinado objeto, o 
somatório das três grandezas acima descritas também será igual a 1. 
 
IMPORTANTE 
1. A reflectância é a proporção da energia incidente sobre um objeto que é refle-
tida daquele objeto. 
2. A reflectância é uma propriedade daquele objeto ou pixel, pois não depende da 
intensidade de iluminação; 
3. Por ser uma propriedade do objeto, a reflectância será utilizada para desenhar a 
assinatura espectral (também chamado padrão espectral) do objeto. 
4. Sensores orbitais não medem reflectância; eles medem radiância. Radiância = In-
tensidade radiante por unidade de área normal à fonte, numa dada direção (medida 
 
 
em Watt por esferorradiano por metro quadrado) (Novo 2010). Radiância pode ser 
descrita simplificadamente como sinônimo de “brilho”. 
5. Radiância aumenta se o Sol está mais alto no céu e diminui se o Sol está mais per-
to do horizonte. 
6. Portanto, a Radiância não é uma propriedade inerente do objeto sendo imageado 
pelo sensor orbital; ela depende da intensidade de iluminação. 
 
Por meio de um espectrofotômetro, aparelho que emite REM em comprimentos de on-
das pré-definidos e calcula a razão entre a energia emitida e o total refletido (reflectância) 
por determinado alvo, podemos desenhar a assinatura espectral deste. No exemplo acima 
o espectrofotômetro está sendo utilizado para desenhar a assinatura espectral do alvo 
grama. 
 
 
 
 
Elementos que causam variação na radiância: 
1. Estação do ano 
2. Latitude 
3. Condições atmosféricas 
4. Ângulo de elevação solar 
 
Sensores Remotos 
Os sensores remotos são os sistemas responsáveis pela conversão da energia proveni-
ente dos objetos em um registro na forma de imagem ou gráfico que permita associar a 
distribuição da radiância com suas propriedades físicas, químicas, biológicas ou geomé-
tricas (Novo, 2010). 
Os sistemas sensores podem ser classificados de diferentes maneiras. Quanto à fonte de 
energia, os sistemas sensores podem ser classificados em sensores passivos e sensores 
ativos (Novo, 2010). 
 
Classificação dos Sensores Remotos 
 
PASSIVOS 
• Não possuem fonte própria de 
radiação. 
• Mede radiação solar refletida ou 
radiação emitida pelos alvos. 
• Ex : Landsat – TM, CBERS-CCD, 
QuickBird. 
• 
ATIVOS 
• Possuem sua própria fonte de ra-
diação eletromagnética. 
• Os radares são sensores remo-
tos ativos 
 
 
 
Resoluções dos Sistemas 
Sensores 
Independente do tipo de sensor, ativo ou passivo, todos possuem uma lista de caracterís-
ticas que o definem. São estas características que vão subsidiar os usuários na escolha 
de um sensor em função o objetivo a ser alcançado em seu estudo, trabalho ou projeto. 
Dentre todas as características dos sistemas sensores, as primordiais, as que definem 
sua aplicabilidade, estão as resoluções temporal, espacial, espectral e radiométrica. 
RESOLUÇÃO TEMPORAL - Tempo de revisita do sensor a mesma área no espaço geo-
gráfico. 
Quanto menor o intervalo de tempo gasto por determinado sensor pra imagear a mesma 
área, maior será sua resolução temporal. Exemplos: 
• Landsat-TM = 16 dias 
• Cbers-CCD= 26 dias (faixa de 113 km) 
• Cbers-WFI = 5 dias (faixa de 890 km) 
Obs.: Um único satélite pode carregar mais de um sensor imageador, cada um com uma 
resolução temporal distinta. Vide exemplo do satélite Cbers ao lado que carrega o sensor 
WFI e CCD. 
 
 
 
 
RESOLUÇÃO ESPACIAL 
• As minúcias que podem ser distinguidas em uma imagem dependem da resolução 
espacial do sensor, e representam a menor feição passível de detecção pelo ins-
trumento em questão (Novo, 2010). 
• Maior resolução = Maior nitidez 
• Pixel = Menor área identificável em uma imagem 
• Para uma mesma área, quanto menor e mais numerosos forem os pixeis, maior 
será a resolução espacial. 
• Quanto mais detalhada uma imagem maior será a resolução espacial 
 
 
 
 
 
RESOLUÇÃO ESPECTRAL 
• A resolução espectral é uma medida da largura das faixas espectrais e da sensibi-
lidade do sistema sensor em distinguir entre dois níveis de intensidade do sinal de 
retorno. Por exemplo, um sistema sensor que opera na faixa de 0,4 a 0,5 m tem 
uma resolução espectral maior que um sensor na faixa de 0,4 a 0,6 m (Novo 
2010). 
• Poucas bandas largas = baixa resolução 
• Muitas bandas estreitas = alta resolução 
• Para preparar as curvas no gráfico ao lado, o radiômetro (de laboratório) provave l-
mente tinha mais de 500 bandas, cada qual com poucos nanômetros de largura (al-
ta resolução espectral). Entre os sensores exemplificados ao lado, o Landsat_TM é 
o que possui maior resolução espectral, por possuir o maior número de bandas e 
as mais estreitas. 
 
 
 
 
COMPARAÇÃO DE SENSORES DE ALTA E BAIXA RESOLUÇÃO ESPECTRAL: Ob-
servem que a assinatura espectral registrada pelo sensor de alta resolução é muito mais 
detalhada, isto facilita a diferenciação de alvos com resposta espectral semelhante. 
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA 
• Habilidade de um sensor em distinguir variações no nível de energia refletida, emi-
tida ou retroespalhada que deixa a superfície do alvo (Novo, 2010). Quanto maior a 
sua capacidade de discriminar diferenças entre intensidades de sinais provenientes 
dos alvos, expressa na imagem em níveis de cinza, maior resolução radiométrica. 
• Muitos possíveis níveis de cinza = alta resolução 
• Poucos possíveis tons de cinza = baixa resolução 
• NOAA-AHVRR = 1024 níveis de cinza em cada banda (10 bits por pixel) 
• Landsat TM e Spot HRV = 256 níveis de cinza (8 bits) 
Landsat MSS = 64 níveis de cinza em cada banda (4 bits) 
 
 
 
Sistemas Sensores - LANDSAT 
O programa Landsat constitui-se em uma série de 7 satélites desenvolvidos e lançados 
pela NASA a intervalos de 3 a 4 anos. O primeiro Landsat entrou em operação 1972 e até 
finais de 2011 o programa Landsat ainda fornecia imagens atuais do globo terrestre por 
meio do Landsat 5, vide slide subsequente. 
O programa Landsat permitiu, por cerca de 40 anos (1972 a 2011), a aquisição de ima-
gens da superfície terrestre pra atender uma ampla comunidade de usuários, incluindo os 
setores agrícolas, florestal, entre outros. 
A missão do Programa foi proporcionar a aquisição repetitiva de dados multiespectrais 
calibrados, para permitir comparação do estado da superfície terrestre ao longo do tempo. 
Tais dados representamo mais longo e completo registro das superfícies continentais do 
planeta Terra a partir do espaço, de grande valor para os estudos sobre mudanças globais 
(Novo, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES: 
1. Acompanhamento do uso agrícola das ter-
ras; 
2. Apoio ao monitoramento de áreas de pre-
servação; 
3. Atividades energético-mineradoras; 
4. Cartografia e atualização de mapas; 
5. Desmatamentos; 
6. Detecção de invasões em áreas indígenas; 
7. Dinâmica de urbanização; 
8. Estimativas de fitomassa; 
9. Queimadas Secas e inundações; 
10. Sedimentos em suspensão nos rios e estuários. 
 
 
 
Sistemas Sensores - CBERS 
O programa CBERS é fruto da cooperação científica e tecnológica entre Brasil e China na 
área espacial. Este programa permitiu, inicialmente, o desenvolvimento e a construção de 
dois satélites de sensoriamento remoto, com sensores imageadores e um repetidor para o 
Sistema Brasileiro de Coleta e dados Ambientais (Novo, 2010). 
O primeiro satélite da série, o CBERS-1, foi lançado em outubro de 1999. O CBERS-2 foi 
colocado em órbita em outubro de 2003. O CBERS-2B foi lançado em 2007 e CBERS-3 e 
4 ainda não foram lançados. Na atualidade, junho de 2012, não há satélite CBERS em 
operação. 
Parâmetros orbitais do CBERS: 
 
 
 
 
 
 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES: 
1. Gerenciamento de recursos 
terrestres; 
2. Desmatamentos e Queimadas; 
3. Monitoramento ambiental, par-
ticularmente de florestas, meio 
físico e hidrologia. 
 
 
 
 
 
Sistemas Sensores – QuickBird 
 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES: 
1. Mapeamentos urbanos e rurais que exijam alta precisão dos dados (cadastro, re-
des, planejamento, telecomunicações, saneamento, transportes); 
2. Mapeamentos básicos e aplicações gerais em Sistemas de Informação Geográfica; 
3. Uso da Terra (com ênfase em áreas urbanas); 
4. Estudo de áreas verdes urbanas; 
5. Estimativas de colheitas e demarcação de propriedades rurais; 
6. Laudos periciais em questões ambientais. 
 
Sistemas Sensores 
 
 
 
 
Sistemas Sensores – Outros sistemas 
 
 
Os sites do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE 
(http://satelite.cptec.inpe.br/home/#) e da empresa ENGESAT 
http://www.engesat.com.br/?system=news&eid=303) dispõem de informações detalhadas 
de diversos sensores orbitais destinados ao estudo de atmosfera, hidrosfera e recursos 
ambientais do globo terrestre. 
Elementos da interpretação visual de imagens 
 
 
 
Elementos da interpretação visual de imagens 
Tonalidade 
Tonalidade = brilho ou nível de cinza 
Quanto maior a reflectância maior o brilho e mais claro o objeto. Na imagem TM banda 3 
ao lado, consegue-se distinguir o rio Solimões e a área urbana de Manaus, ambos em 
tons claros, pois a reflectância destes alvos nesta faixa do espectro é muito superior as 
das áreas florestadas e do rio Negro. Exemplo clássico de como a tonalidade auxilia a 
interpretação visual de imagens. 
 
 
 
 
 
Cor 
As imagens obtidas por sensores eletrônicos, em diferentes canais, são individualmente 
produzidas em preto e branco. A quantidade de energia refletida pelos objetos vai deter-
minar a sua representação nessas imagens em diferentes tons de cinza, entre o branco 
(quando reflete toda energia) e o preto (quando absorvem toda a energia). Ao projetar e 
sobrepor essas imagens, através de filtros coloridos, azul, verde e vermelho (cores primá-
rias), é possível gerar imagens coloridas. A cor de um objeto vai depender da quantidade 
de energia por ele refletida, da mistura de cores (segundo o processo aditivo) e da asso-
ciação de cores com as imagens (Florenzano, 2002). Assim sendo, dependendo da asso-
ciação de cores, um mesmo alvo, por exemplo, vegetação, pode aparecer alaranjada nu-
ma imagem e verde em outra (vide próximo slide). 
As imagens coloridas geralmente são formadas pela associação de três bandas de de-
terminado sensor com os três filtros de cores primarias (azul, verde e vermelha) e estas 
composições podem ser: 
 Verdadeira cor: as cores são atribuídas às bandas cuja faixa do espetro elas repre-
sentam. Por exemplo, filtro azul na banda 1 do TM (0,45 - 0,52 µm), filtro verde na 
banda 2 (0,50 - 0,60 µm) e vermelho na 3 (0,63 - 0,69 µm). 
Falsa cor: as cores são atribuídas a bandas que representam uma faixa distinta do espec-
tro eletromagnético. A maioria das composições é falsa cor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Textura 
• Padrão de arranjo dos elementos texturais 
• Elemento textural = São as menores feições contínuas e homogêneas distinguíveis 
numa imagem 
• Variação de fina a rugosa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forma 
• Formas geométricas são quase sempre indicativo de intervenção humana. 
• Formas assimétricas geralmente são ocorrências naturais 
• Forma e cor são muito usadas na interpretação de feições naturais. 
 
 
 
Na figura acima a forma redonda coberta por vegetação, cor vermelha, evidencia uma 
área de irrigação por pivô central. 
 
 
 
Estrutura 
 Forma regular = Estrutura identi-
ficável 
 Ex: Loteamento urbano planeja-
do 
 
 
 
 
 Forma irregular = Ausência de es-
trutura 
 Ex: Invasão 
 
 
 
 
Sombra 
 Influenciada pelo ângulo de elevação solar 
 
 Influenciada pela geometria de imageamento 
 
A) Bom analisar comportamento espectral dos alvos. 
 
 
B) Bom para mapeamento de feições do relevo 
 
 
Processamento digital de imagens 
1. A Interpretação visual é o primeiro passo para a geração de uma série de produ-
tos que podem ser obtidos de imagens orbitais; 
2. Existem uma série de ferramentas implementadas em softwares destinados ao 
processamento digital de imagens (PDI) que formam um poderoso instrumento a 
serviço do profissional da geoinformação; 
3. Os Softwares tipo PDI mais conhecidos e utilizados no mercado são o ENVI, ER-
DAS e SPRING. 
 
 
4. Entre as ferramentas mais úteis dos PDI estão as destinadas: ao registro e corre-
ção geométricas, classificação e realce das imagens provenientes dos sistemas 
sensores. 
 
Registro 
• Registro - Refinamento Geométrico de imagens com correção geométrica de 
sistema. 
• Registro - Relaciona coordenadas de imagem (linha, coluna) com coorde-
nadas de um sistema de referência. 
 
 
 
O REGISTRO elimina distorções geométricas sistemáticas introduzidas na etapa de 
aquisição das imagens. 
 
 
 
 
 
 
 
EFEITOS DAS DISTORÇÕES GEOMÉTRICAS 
 
 
Formas de registro de uma imagem: 
1. Coleta de pontos de controle em campo através de um GPS. A precisão ne-
cessária vai depender do objetivo do estudo. 
2. Coleta de pontos de controle em outra imagem da mesma região com sistema 
de referência espacial conhecido. 
3. Coleta de pontos de controle em cartas planimétricas da mesma região. 
IMPORTANTE: OS PONTOS DE CONTROLE SÃO LOCAIS QUE OFERECEM UMA 
FEIÇÃO FÍSICA PERFEITAMENTE IDENTIFICÁVEL E IMUTÁVEL, TAIS COMO 
CRUZAMENTO DE ESTRADAS, EDIFÍCIOS, PISTAS DE POUSO, CUME DE MON-
TANHAS. 
 
 
 
 
Registro Imagem x Imagem 
 
 
 
 
Registro Imagem x Carta 
 
Classificação 
1. Classificação é o processo que leva pontos (pixels) ou parte de uma imagem a se-
rem atribuídas a uma classe ou conjunto de classes, ou seja, um processo de re-
conhecimento e categorização dos alvos. 
2. O resultado de uma classificação para cada ponto (pixel) da imagem é mapeado 
para um tema ou classe símbolos ou cores. 
3. Os elementos de imagem pertencentes a um mesmo alvo (classe) aparecemplota-
dos como uma nuvem de pontos (aglomerado); 
4. Os três aglomerados de pontos definem três diferentes alvos. 
 
 
 
Classificação 
 
 
Tipos de classificadores 
Não supervisionado – Nesta classificação os pixels de uma imagem são alocados 
em classes, sem que o usuário tenha conhecimento prévio de sua existência. Este 
procedimento permite que o analista conheça a distribuição de pixels por classes es-
pectrais. Estas distribuições são analisadas e comparadas com informações de campo 
 
 
ou mapas ou dados teóricos sobre o comportamento espectral dos alvos. A classe do 
terreno à qual pertence cada pixel é, portanto, determinada a posteriori (Novo, 2010). 
 
ETAPAS DA CLASSIFICAÇÃO NÃO SUPERFISIONADA 
I. Delimitação do número de classes sem coleta de amostras; 
II. Escolha do algoritmo de classificação; 
III. Análise do resultado gerado; 
IV. Agregação de classes similares; 
Definição das classes. 
 
 
 
Supervisionado – Esta classificação baseia-se no conhecimento prévio do analista sobre 
a localização espacial de algumas amostras de classes de interesse. Ela parte do pres-
suposto que cada classe espectral pode ser descrita a partir de amostras fornecidas pelo 
analista (Novo, 2010). 
 
ETAPAS DA CLASSIFICAÇÃO SUPERFISIONADA 
 
Contraste e realce de imagens 
 Em condições ideais, um alvo x deveria refletir uma enorme quantidade de energia 
em certo comprimento de onda, enquanto alvo y deveria refletir muito menos ener-
gia para o mesmo comprimento de onda, mas nem sempre isso acontece, e rotinei-
 
 
ramente deparamos com imagem de baixo contraste entre os alvos que a com-
põem. 
 Causas associadas ao baixo contraste: características biofísicas dos materiais, a 
sensibilidade dos detectores, a atenuação na atmosfera, má iluminação solar e a 
própria configuração da cena. 
 O histograma é uma das formas mais comuns de se representar a distribuição dos 
Digital Numbers- DNs (tons de cinza) de uma imagem. Ele fornece a informação 
sobre quantos pixels na imagem possuem cada valor possível de DN (que, no caso 
das imagens de 8 bits, variam de 0 a 255) ou, de forma equivalente, qual a propor-
ção da imagem que corresponde a cada valor de DN. 
 
 
Para melhorar o contraste e realçar os distintos alvos que compõe uma imagem modifica-
se o seu histograma por meio da aplicação de uma função de transferência de contraste 
entre dois eixos (x, y). 
 
 
 
Equalização de Histograma 
 Equalizar o histograma significa obter a máxima variância do histograma de uma 
imagem, obtendo assim uma imagem com o melhor contraste, 
 O histograma da imagem de saída aproxima-se de um histograma uniforme. 
 
 
Sensoriamento remoto aplicado a recursos hídricos 
Qualidade de Águas Costeiras 
 
 
Fonte: (Brando e Dekker, 2003). 
 
Sensor Hyperion, bandas 490 nm, 670 nm e integração sinal 700 e 740nm, utilizado para 
mapeamento da distribuição espacial de componentes na baía de Deception – Austrália 
(Figura A). A Figura B ilustra uma distribuição uniforme de clorofila em torno e 4 g/l, a 
 
 
Figura C evidencia concentração heterogênea de matéria orgânica, o mesmo observado 
na concentração de sedimentos em suspensão na água (Figura D). 
 
Qualidade de Águas Costeiras 
Imagem TM-Landsat5 , 25/10/1999 da lagoa dos Patos – RS. Nela podemos identificar a 
água limpa (em preto) e água túrbida (em azul). As áreas de vegetação mais densa apa-
recem em verde, as áreas de uso agrícola com formas geométricas e em diferentes cores 
e a área urbana, em rosa escuro (Florenzano,2002). 
 
 Fonte: (Florenzano,2002) 
 
Variação Sazonal das Propriedades da Água 
Rudorff (2006) utilizou imagens do sensor Hyperion adquiridas em dois períodos do ciclo 
hidrológico (cheia e vazante), para caracterizar as modificações sofridas pela água de 
diferentes lagos da planície amazônica, em resposta à variação do nível do rio Amazonas 
(Novo, 2010). 
Nos período de vazante observa-se um aumento significativo da concentração de sólidos 
inorgânicos em suspensão , Figura b, assim como na floração de algas, mancha verde na 
Figura d. 
 
 
Os gráficos de reflectância no canto inferior direito evidencia as feições de absorção e 
espalhamento ocasionados pela floração das algas na Figura d. 
 
 
Estudo da vegetação aquática e extensão de espelho de água de represas 
Imagem MSS-Landsat2 de 1978 do Rio Tocantins (a) e TM-Landsat5 de 1988 da mesma 
região após a construção da represa de Tucuruí (b) . Na imagem (b) é possível observar, 
além da represa, em azul escuro, uma grande área desmatada e ocupada em torno dela. 
Observa-se também macrófitas aquáticas, representadas em diferentes cores de rosa e 
roxo, dependendo da densidade e diversidade de espécies (c). Na foto (d) é possível 
identificar pelo menos 4 espécies de macrófitas, recobrindo de forma contínua a água 
(padrão rosa), enquanto na foto (e) a cobertura vegetal é descontínua com apenas 2 es-
pécies de macrófitas (padrão roxo) (Florenzano,2002). 
 
 
 
Em decorrência da enorme capacidade que a água pura possui de absorver quase a tota-
lidade da radiação de uma ampla faixa do espectro eletromagnético, e, consequentemen-
te, de acusar matérias nela presentes que aumente sua refletância, existe uma ampla va-
riedade de sensores remotos que produzem imagens capazes de discriminar com boa 
precisão corpos hídricos, sua qualidade, e variações sazonais; ou seja, o sensoriamento 
remoto é uma das mais poderosas ferramentas para estudo, mapeamento e gestão de 
recursos hídricos. 
 
 
 
 
Referências Bibliográficas 
Novo, Evlyn M. L de Moraes. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. Ed. São 
Paulo: Blucher, 2010. 
Florenzano, Teresa Gallotti. Imagem de satélite para estudos ambientais. Ed. São Paulo : 
Oficina de Textos, 2002.