PTR23...mento - comportamento espectral de alvo de sensoriamento remoto, Resumos de Engenharia Civil

Baixe PTR23...mento - comportamento espectral de alvo de sensoriamento remoto e outras Resumos em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! 1 Comportamento espectral de alvos de Sensoriamento Remoto APRESENTAÇÃO Sensoriamento Remoto Utilização de sensores para: a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sobre a superfície da Terra, através da coleta da energia radiante proveniente desse objeto, a conversão desta energia em sinal elétrico (digital) e a correspondente apresentação dessa informação. informações objeto Detecção Mensuração Campos de força (eletromagnéticos) 2 INTRODUÇÃO Comprimento da onda Radiação eletromagnética Matéria energia Interação entre radiação eletromagnética e matéria A energia na superfície terrestre • Refletida • Espalhada • Absorvida • Transmitida COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS 5 INTERAÇÕES ENTRE O SOLO E OS COMPRIMENTOS DE ONDA VISÍVEL, I. V. PRÓXIMO E I. V. MÉDIO Teor de umidade, textura e estrutura Visível I.V.P. I.V.M. Ex: solo arenoso estrut. fraca, superfície lisa, alto teor de umidade, baixa reflectância Matéria orgânica Visível I.V.P. Teores altos provocam redução da reflectância do solo Óxido de Ferro Visível (0,5 - 0,7 µm) Reflete luz vermelha Absorve luz verde (localização de jazidas) Obs: a maior parte da energia incidente sobre o solo é refletida ou absorvida e uma pequena quantidade é transmitida. T2 INTERAÇÕES ENTRE A ÁGUA E OS COMPRIMENTOS DE ONDA VISÍVEL, I. V. PRÓXIMO E I. V. MÉDIO Profundidade da água Visível I.V.P. Quanto mais profundo menor a reflexão Materiais suspensos (argila, húmus) Visível I.V.P. Reflectância e cor da água Rugosidade Visível I.V.P. Superfície rugosa: alta reflectância Obs: a maior parte do fluxo radiante incidente sobre a água, não é refletido, mas sim absorvido ou transmitido. Estado físico Visível I.V.P. I.V.M. Figuras T2.3 6 INTERAÇÕES ENTRE A SUPERFÍCIE DA TERRA E OS COMPRIMENTOS DE ONDA DO I. V. TERMAL Infravermelho Termal (3,0 - 5,0 µm) Mede a temperatura irradiante do objeto Depende • Emissividade: capacidade de absorção e irradiação de calor • Temperatura cinética: diretamente medida (termômetro) • Propriedades termais: distribuição do calor em um objeto • Taxa de aquecimento: capacidade de absorção de calor INTERAÇÕES ENTRE A VEGETAÇÃO E OS COMPRIMENTOS DE ONDA DO I. V. TERMAL VEGETAÇÃO Re-emissão I.V.T.Absorção no visível irradiação controlada por 4 fatores irradiação do solo Ângulo do sensor Cobertura vegetal Teor de umidade Ti = Ts + Tf Sensor vertical alta Ti (solo + vegetação) Determina a emissividade folhas úmidas > E Ti = temperatura de irradiância; Ts = temperatura do solo; Tf = temperatura da folhagem; E = emissividade; T4 7 INTERAÇÕES ENTRE O SOLO E O I. V. TERMAL E ENTRE A ÁGUA E O I. V. TERMAL Teor de umidade Temperatura de irradiância do solo Ex: solos úmidos frios de dia quentes à noite Temperatura de irradiância da água Propriedades termais Baixa de dia Elevada à noite INTERAÇÕES ENTRE A SUPERFÍCIE DA TERRA E AS MICROONDAS Rugosidade da superfície Comprimento de onda microondas Ângulo de incidência Muito longos Muito curtos Superfície lisa Superfície rugosa Superfície lisa Superfície rugosa Ângulo baixo Ângulo Alto Pouca influência do ângulo Reflectância especular Reflectância difusa Alto retorno Baixo retorno Retorno similar T4 10 Informações por sensoriamento remoto dependem: • Das características espectrais de reflectância que resultam das propriedades óticas dos eventuais constituintes • substâncias como fitoplâncton;detritos biogênicos ; partículas terraginosas e sedimentos suspensos; matéria orgânica dissolvida (substância amarela) Em ambiente costeiro: • Fitoplâncton e detritos associados são pigmentos similares , sendo sua distinção extremamente difícil (são tratados como um único grupo) • os resultados demonstraram que a eficiência de absorção é variável de um corpo d’água para outro Supondo que as partículas sejam esféricas: • Dada concentração de pigmento a absorção diminui com o aumento no tamanho das partículas (num determinado comprimento de onda) • todos os estudos mostram que o mínimo de espalhamento está associado ao máximo do espectro de absorção 11 Figura anterior: • dependente da concentração • distribuição e natureza das partículas ou material orgânico e inorgânico em suspensão • processo de absorção é mais influenciado pela matéria orgânica dissolvida na água Partículas terraginosas e sedimentos em suspensão: • As características de espalhamento são variáveis, dependente do tamanho e do índice de refração das partículas • necessidade de levantamentos experimentais para o conhecimento das assinaturas espectrais Matéria orgânica dissolvida: • Substância amarela • espectro de absorção característico • lei exponencial (λ) = C exp (-0,0014), λ em nm • decresce exponencialmente nos maiores comprimentos de onda (coloração amarelada) 12 Elevada absorção da substância amarela na região do azul (espectro): • Diminui a disponibilidade de luz para o fitoplâncton (efeito ecológico significativo) • fator complicador para estimativa de clorofila (coincidência de efeitos na mesma faixa espectral) O comportamento espectral do fitoplâncton pode ser caracterizado por: • Pico de absorção centrado no azul (440 nm) • pico secundário no vermelho (675 nm) 15 • TM-2 apresenta grande sensibilidade à presença de sedimentos em suspensão, possibilitando sua análise em termos de quantidade e qualidade. Boa penetração em corpos de água • Os corpos de água na banda TM-4 absorvem muita energia e ficam escuros, permitindo o delineamento das feições geológicas Dados MSS-Landsat: • Mostraram respostas espectrais na banda 5 correlacionadas com as concentrações de sólidos em suspensão • através do mapeamento da distribuição dessas concentrações, inferiu-se o padrão de circulação de um corpo de água Utilização de imagens do RADARSAT • A = REGIÃO ALAGADA • B e D = REFLEXÃO DO FEIXE DO RADAR • C = ÁREAS SECAS • E = CIDADE • resolução espacial de 27 m, cobrindo área de 28 X 32 km. • Composição de 3 passagens do satélite 16 Monitoramento de mancha de óleo • A= mancha de óleo (flutua na água e suprime as ondas capilares de superfície, não havendo retroespalhamento do sinal radar) • D = região com menos conc. de óleo, havendo algum sinal de retorno dos pulsos radar • encalhe do navio “Sea Express” ao sul de Gales em 15/02/96 • resolução espacial de 26 m e cobertura de área de 70 X90 km Imagem SAR Imagem do Estreito de Gibraltar • Cobre área de 90 X 100 km, mostrando fenômeno de ondas internas (com cerca de 2 km de comp). Deslocam-se do Oceano Atlântico para o Mediterrâneo • ondas internas são provocadas pela presença de 2 diferentes massas de água combinadas com o relevo submarino e com as correntes 17 • Existem duas massas de água com salinidades diferentes (à esquerda e à direita do Estreito) • correntes geradas pela maré são aproximadamente transversais ao eixo do Estreito • combinação dos fenômenos gera as ondas internas • elas não são diretamente visíveis mas provocam perturbações na superfície que são detectadas pelas imagens SAR Observações oceanográficas • Tipos de obs com sensores: temp.superf. do mar, padrões de correntes oceânicas, “upwelling”, ações de ventos, ondas, cor do oceano (conc. fito) • NOAA AVHRR- imagem termal da costa da Califórnia • Ilha maior do Hawaii • águas quentes são mostradas em tons mais claros Comentário sobre padrões termais • Correntes oceânicas como a do Golfo: resultado da redistribuição de água quente de regiões tropicais em direção às zonas mais frias de altas latitudes • costa leste (EUA) mostrando temp de superfície calculado por algoritmos 20 VEGETAÇÃO VEGETAÇÃO Vegetação Mapeamento de espécies: • Depende da estruturas da folha/dossel • Muitas variam no NIR • Pequenas variações nos pigmentos das folhas • Permite diferenciar grandes grupos (ex. Floresta/grama, pinus/eucalipto) • Difícil mapear diferenças dentro dos grandes grupos VEGETAÇÃO 21 VEGETAÇÃO VEGETAÇÃO Vegetação Refletância NIR: • Varia com o stress • Doenças • Stress hídrico • Idade (velha) • Mudanças ocorrem antes do Visível Department of Geomatics Remote Sensing Applications VEGETAÇÃO 22 Department of Geomatics Remote Sensing Applications Vegetação Reflectância no NIR: • Moistra onde ocorrem problemas • Não identifica o problema • Detecta problema antes dã inspeção visual • Monitora o recobrimento Vegetação Vegetação Vegetação A saúde da vegetação é mapeada por: • Índice de diferença normalizada - NDVI – NIR-R/NIR+R • Outros índices de vegetação: EVI, ARVI, etc. 25 Curva espectral da vegetação
Até 0,7µm – reflectância baixa ( ρ<0,2 ) – absorção da radiação incidente pelos pigmentos da planta
0,7µm a 1,3µm – alta reflectância da vegetação (0,3<ρ<0,4) – interferência da estrutura celular
1,3 µm a 2,5 µm – a reflectância é dominada pelo conteúdo de água das folhas. Curva espectral da vegetação • 0,58 µm - reflectância responsável pela percepção da cor verde da vegetação • 1,4 µm e 1,95 µm - são dois máximos de absorção de água. Correspondem também as bandas de absorção atmosférica Comparação das curvas espectrais da vegetação e solo • Comportamento espectral da vegetação e do solo. – Note como a mudança na reflectância entre o visível e o infravermelho próximo é muito menor na curva do solo do que na vegetação. 26 Fatores que influenciam os valores NDVI • Estrutura interna das folhas • Envelhecimento das folhas • Índice de área foliar • Orientação das folhas Fatores que influenciam os valores NDVI • Características da superfície – orientação da superfície, relevo, sombra – efeito de background do solo (brilho) Fatores que influenciam os valores do NDVI • Parâmetros dos sensores – calibragem – perda da sensibilidade com o tempo Fatores que influenciam os valores do NDVI • Efeito do sol e elevação do sensor – altitude do sensor – elevação do sol – ângulo solar zenital – ângulo de visada – ângulo azimutal 27 Fatores que influenciam os valores do NDVI • Atmosféricas – nuvens – aerossóis – espalhamento ou – absorção da radiação pela atmosfera Fatores que influenciam os valores do NDVI • Sazonalidade – primavera, verão, outono e inverno – A sazonalidade é importante devido ao crescimento da planta e consequentemente das folhas, umidade do solo e clima Bandas Vermelha e Infravermelho Próximo de alguns sensores SENSOR INTERVALO LARGURA CENTRO INTERVALO LARGURA CENTRO Landsat 5-MSS 0.60-0.70 0,10 0,650 0.800-1.100 0,300 0,950 NOAA 11-AVHRR 0.58-0.68 0,10 0,630 0.725-1.100 0,375 0,912 Landsat 5-TM 0.63-0.69 0,06 0,660 0.760-0.900 0,140 0,830 SPOT 3-HRV 0.61-0.68 0,07 0,645 0.790-0.890 0,100 0,840 JERS 1-OPS 0.63-0.69 0,06 0,660 0.760-0.860 0,100 0,810 EOS-MODIS 0.62-0.67 0,05 0,645 0.841-0.876 0,035 0,858 BANDA VERMELHA(RED)(µm) BANDA NIR (µm) Tabela 1 - Bandas Vermelha (RED) e Infravermelho Próximo (NIR) nominais de alguns sensores orbitais NDVI • Os diversos sistemas sensores obtêm dados em intervalos espectrais não coincidentes e com largura de bandas distintas. Assim os valores NDVI dos diferentes sensores não podem ser diretamente comparados.