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Aplicações do
Sensoriamento
Remoto nos
estudos
ambientais
ACH – 1056 – Fundamentos de Cartografia
Profª. Drª. Mariana S. Domingues
Maio/2017
Foz do rio Doce em Linhares – ES , atingido pela lama de rejeitos de minérios da barragem de
Fundão de Mariana – MG (22/11/2015)
Conceito e história do sensoriamento remoto
Tipo de sensores remotos: sensores passivos e ativos
Imagens do sensoriamento remoto
Imagens coloridas
Interpretação de imagens
Aerofotogrametria
Obstáculos, Estereoscopia e Intrepretação de fotografias aéreas
Transformações ambientais
Fenômenos ambientais a serem monitorados
Imagens de fenômenos diversos
Aplicações do sensoriamento remoto
Conclusão
Introdução
É a tecnologia que permite obter imagens e outros tipos
de dados, da superfície terrestre, através da captação e
do registro da energia refletida ou emitida pela superfície.
Registro da energia ou radiação eletromagnética com a
finalidade de obtenção de dados e informações acerca da
constituição física da superfície terrestre ou dos
fenômenos que nela se manifestam.
Sensoriamento Remoto
A energia refletida ou emitida pela superfície terrestre e
captada por sensores eletrônicos é transformada em sinais
elétricos que são registrados e transmitidos para estações
de recepção na Terra.
Sensoriamento Remoto
(Fonte: Florenzano, 2002)
História do Sensoriamento Remoto
1860 – 1960: baseado em fotografias aéreas com
câmeras acopladas a pipas, balões, edifícios, torres e
estruturas altas
Elaboração de croquis de bairros e cidades e uso
militares com reconhecimento de territórios inimigos,
planejamento de movimentação das tropas,
comunicações e fins de espionagem.
Balão Intrepid, utilizado na Guerra Civil
americana (1862)
A partir de 1960: baseado em vários tipos de sensores:
fotografias orbitais, imagens de satélite, aerotransportados,
veículos aéreos não tripulados (VANT), entre outros
História do Sensoriamento Remoto
Sistema sensores:
1 – terrestres: espectro
radiômetros, máquinas
fotográficas
2 - sub-orbitais: balões,
aeronaves, drones
3 – orbitais: satélites
Sensores orbitais ativos: são independentes e possuem
fonte de energia ou radiação própria para obtenção da
imagem.
Não necessitam da radiação solar ou geotérmica para seu
funcionamento com ampla aplicação nas pesquisas
ambientais.
Sensores orbitais passivos: captam a energia refletida ou
emitida de um alvo que foi iluminado por uma fonte de
radiação externa, geralmente o sol, e a converte em sinais
digitais.
Importância para levantamentos de dados de inventário de
Planos de Manejo de Unidades de Conservação e
mapeamentos pedológicos, geológicos, geomorfológicos,
climatológicos, de uso da terra, entre outros.
Tipos de sensores remotos
LIDAR, que utilizam Laser Scanner, são aerotransportados
e criam dados altimétricos de grandes escalas.
Radar, que operam na frequência das micro-ondas de rádio
Ex. SRTM: Shuttle Radar Topography Mission.
Sensores ativos
Modelos Digital de Terreno e de Superfície
Tem maior diversidade de sensores disponíveis:
pancromáticos, multiespectrais, hiperespectrais, em
baixas, médias e altas resoluções espaciais.
Sensores passivos
Principais Satélites de Observação da Terra
Espectro eletromagnético: representa a distribuição
eletromagnética, por região, segundo o comprimento de onda
e frequência.
Os objetos da superfície terrestre, como a vegetação, água,
solos refletem, absorvem e transmitem radiação
eletromagnética em proporções que variam com o
comprimento de onda.
Imagens do sensoriamento remoto
Imagens coloridas As imagens obtidas por sensores eletrônicos são
produzidas em preto e branco.
Ao projetá-las sobre filtros coloridos azul, verde e
vermelho é possível gerar imagens coloridas.
A cor de um objeto vai depender da quantidade de
energia por ele refletida, da mistura das cores e da
associação das cores com a imagem.
Elementos básicos de análise e
interpretação:
Tonalidade/cor
Textura
Tamanho
Forma
Sombra
Altura
Padrão
Localização
Interpretação de
imagens
Imagem de Ubatuba LANDSAT - 7
Definição de Aerofotogrametria
Técnica cartográfica, desenvolvida em 1903, que consiste na
utilização de registros fotográficos aéreos para a obtenção de
informações referentes a um determinado local do espaço
geográfico, com emprego da estereoscopia.
Aerofotogrametria
As primeiras imagens eram obtidas através da utilização de
aves ou pequenos balões.
Equipamento de Julius Neubronner, 1903
Brigada de Balões do Exército Americano – 1862
Com o tempo, a tecnologia foi se ampliando e os
aviões passaram a ser utilizados, sobretudo em
tempos de guerra, para reconhecimento de um
território ou espaço inimigo.
Aerofotogrametria
Atualmente, até mesmo os drones podem ser utilizados para
tal fim, fato que contribuiu bastante para a aplicação dessa
técnica mesmo com o uso atual dos sistemas de satélites
e SIGs em geral.
Aerofotogrametria
Os aviões ou helicópteros
utilizados pelo trabalho da
aerofotogrametria são chamados
de aeromapas
São utilizadas câmeras de alta resolução, com elevado nível de
precisão.
As escalas das imagens podem variar, podendo ser muito
grandes (1:1000) ou relativamente pequenas (1:35000), a
depender do tamanho da área a ser registrado e do nível de
detalhamento pretendido.
Essa técnica permite a produção de mapas e cartas topográficas,
pois fornece uma visão ampla e com escala adequada da
superfície terrestre.
Aerofotogrametria
Mapa digital do município de
Varginha- MG
no software AutoCAD 3D 2010
Fotointerpretação do Setor 06 do
Município de Varginha – MG
escala 1: 1000
As fases que compõem um trabalho aerofotogramétrico são:
Voo fotogramétrico
Laboratório Fotográfico,
Apoio básico e suplementar (Geodesia e topografia )
Restituição (Captação de dados Digitais)
Ortofoto
Edição, processamento de imagens (processamento dos
dados)
Produto final (arquivo digital e plotagens).
Aerofotogrametria
Essas fotografias costumam ser registradas totalmente na
vertical, mas também podem ser obtidas em linhas diagonais,
sobretudo para evidenciar as declividades e diferenciações na
altimetria do relevo terrestre.
Aerofotogrametria
Além de cópias das fotos e ampliações, as empresas podem
fornecer ao usuário produtos como o fotoíndice – que consiste na
montagem da cobertura, dispondo as fotos lado a lado, todas
numeradas.
Este produto permite ao usuário visualizar toda a área e verificar
em que fotografia se localiza um determinado detalhe.
Outro produto é o mosaico fotográfico, uma montagem artística
das fotos com preservação de detalhes. Com o mosaico, é
possível a representação de maiores áreas sem as quebras de
imagem decorrentes dos limites das fotos.
Aerofotogrametria
O voo
Na hora do orçamento são levados em conta os seguintes
fatores:
área total a ser fotografada
a escala do vôo
localização da área, se a área é de fácil ou difícil acesso, é perto ou
longe da sede da empresa.
as condições climáticas da região
Um voo pode ser realizado em poucos dias. Apesar disso pode
levar cerca de um mês, ou até mais em alguns casos
específicos
Obstáculos na aerofotogrametria
Interpretação das imagens: exigem perícia do intérprete
para reconhecer e diferenciar objetos, principalmente, porque
a forma destes (meio pelo qual se faz o reconhecimento)
pode ser alterada de acordo com a perspectiva da máquina
na hora do registro da imagem (fotografia) ou mesmo devido
as características de interação da radiação
eletromagnética com o alvo ou o conjunto observador-sensor.
Obstáculos na aerofotogrametria
Instabilidade do voo:
principalmente quando feito em
local onde venta constantemente.
Quando a aerofotogrametria é
feita com o intuito de mapear o
local, traça-se um plano de voo
de forma que as fotos sejam
tiradas “em faixas” que cobrirão,
paralelamente, todo o terreno.
Obstáculos na aerofotogrametria
Cada foto tirada em uma faixa de voo deve sobrepor-se a outra
em 25% lateralmente, e em 60% longitudinalmente. Se o
objetivo for a confecção de ortofotos (representação fotográfica
de um terreno com a mesma validade de uma carta) a
superposição longitudinal pode ser de 80%.
Recobrimento da fotografia aérea
Para isto, o ideal seria manter o voo em linha reta e a uma
altura constante, entretanto, isso nem sempre é possível
causando pequenas distorções nas fotos.
Obstáculos na aerofotogrametria
A fotografia aérea pode ser
ampliada em até 5 vezes de
sua escala original, tanto para
fins de mapeamento quanto
para trabalhos com as próprias
ampliações fotográficas –
desta forma, uma foto 23 x 23
cm ampliada chega às
dimensões de 1,15m x 1,15m ,
aproximadamente.
Recobrimento das fotos
Estereoscopia
Visão estereoscópia: de modo simplificado refere-se ter visão em
três dimensões.
Par de fotografias com sobreposição de áreas e com diferente
perspectiva
Uso de lentes (estereoscópio).
Paralaxe = profundidade
É possível com o uso de
equipamentos medir
altitudes com boa
precisão
Estereoscópio de espelhos
Par de espelhos e de primas que permitem maior afastamento das
fotografias. Facilidade e agilidade para trabalhar
Os métodos geram um exagero de estereoscopia. Relevo
apresenta-se mais declivoso como na realidade.
Fotointerpretação
Detecção: diretamente relacionada com a visibilidade dos objetos
na fotografia, além do tipo de objeto, objetivos da interpretação,
escala da foto, qualidade da fotografia (resolução, nitidez,
contraste, etc) e do conhecimento do assunto por parte do
fotointérprete.
Fotointerpretação
Reconhecimento e identificação: Dizer o que é o
objeto ou alvo.
Delimitação e análise;
Fotointerpretação
Classificação: Esta fase subdivide-se em 3 fases:
descrição da área;
organização da área numa estrutura adequada às
investigações de campo;
codificação em convenções para a expressão das
informações.
Conclusão: Geração de mapas, cartas e relatórios.
Elementos de Reconhecimento Tonalidade =>características reflectivas do objeto dentro do
espectro registrado.
Textura => É a impressão visual da rugosidade, aspereza ou
suavidade, causada pela variação ou uniformidade dos tons de
cinza ou da cor
Elementos de Reconhecimento
Tamanho => Em 2D o tamanho de um objeto é definido pelas
dimensões de sua superfície.
Forma => Descreve a aparência externa ou a configuração de
um objeto, pois a vista apresentada, é uma vista superior.
Formas características de aspectos humanos e culturais são
geometricamente regulares, em contraposição às formas
naturais, irregulares e dispersas.
Elementos de Reconhecimento Sombra => É um elemento bastante importante para a
fotointerpretação, por fornecer uma impressão sobre a altura do
objeto, e por contribuir para a sua identificação.
Padrão=> Caracterizado pela união ou extensão das formas
visuais. A repetição de uma certa forma é uma característica de
muitas feições humanas e algumas naturais. Plantações de
laranjas, loteamentos, cidades, estruturas geológicas, sistema
de drenagem podem apresentar padrões retilíneos ou
organizados.
Elementos de Reconhecimento Densidade => Caracterizada pela frequência de ocorrência e
dependente da escala da foto. Para que a densidade seja mais
próxima do real, é conveniente expressá-la em unidades do
terreno.
Declividade=> Varia em intensidade. O ângulo de declive
determina o tipo de vertente, mergulhos de camadas,
superfícies e linhas inclinadas. Sua interpretação vai depender
muito da visão estereoscópica do intérprete.
Elementos de Reconhecimento Associação=> Subordinação genética e hierárquica à outros
elementos de tal forma que o reconhecimento de um confirma
ou indica o outro. Um exemplo disso seria que a existência de
mata galeria indica a possível existência de um curso d’água,
mesmo que este não seja visível.
Adjacência e Localização=> É a localização de um objeto em
relação ao ambiente que o cerca. Exemplo: as plantações de
flores são normalmente com plástico ou com estufas. Exemplo:
presença de dunas nas proximidades do litoral. .
Restituição RESTITUIÇÃO => reconstrução do terreno fotografado
na forma de um modelo tridimensional.
MEDIÇÕES, CURVAS DE NÍVEL E FOLHAS
TOPOGRÁFICAS.
GERAÇÃO DE MODELOS DE ELEVAÇÃO
(TOPOGRAFIA) BASEADO EM PARES
ESTEREOSCÓPICOS DE IMAGENS ORBITAIS
ÓTICAS
Ação antrópica: derrubada de matas, implantação de
pastagens e cultivos, construção de estradas, portos,
aeroportos, represas, poluição, retificação e
canalização de cursos d´água, implantação de
indústrias e áreas urbanas, etc.
Sensoriamento remoto: identificação dos usos dos
espaços terrestres, divisão de ambientes rurais e
urbanos e acompanhamento das transformações ao
longo do tempo.
Transformações ambientais
Fenômenos ambientais que
devem ser monitorados
Incêndios
Desmatamentos
Inundações
Deslizamentos
Erosões
Desertificação
Vulcanismo
Derretimento de geleiras e calotas polares
Projeto Embrapa de integração entre lavoura – floresta –
pecuária em Tomé-Açu - PA
Cultivos e pastagens
Desertificação
Avanço do processo de deserticação no mar de Aral, no
Cazaquistão, imagens de 1989, 2003, 2009, respectivamente
Prospecção mineral e de petróleo
Cartografia e mapeamentos geomorfológico, pedológicos, geológicos, climáticos, entre outros
Planejamento e monitoramento de uso do solo
Distribuição espacial de fenômenos naturais e socioeconômicos
Avaliação de geopotencialidades territoriais
Manejo de pastagens, agricultura e florestas
Gestão da biodiversidade
Monitoramento de recursos hídricos
Controle de poluição ambiental
Ordenamento territorial em áreas rurais e urbanas
Planos de manejo de Unidades de Conservação
Planejamento de atividades ligadas ao Turismo e ecoturismo
Monitoramento e fiscalização ambiental
Aplicações do Sensoriamento Remoto
Conclusão
A análise e interpretação de imagens permite uma
associação da interação homem/meio de maneira dinâmica
Compreensão dos problemas ambientais nas dimensões do
espaço e tempo
Estudo dos processos de transformação e ocupação do
espaço, das mudanças e inovações tecnológicas ocorridas
ao longo do tempo
Promoção de ações táticas e estratégicas e elaboração de
políticas efetivas no planejamento territorial e na mitigação de
impactos
Estudo do espaço geográfico de forma integrada e
interdisciplinar buscando soluções para os problemas da
realidade socioambiental e, consequentemente, para o
exercício da cidadania.
Exercício
Buscar de fontes diversas de sensoriamento remoto em
mídia eletrônica e interativa (internet) e elencar os usos mais
apropriado entre elas ( ao menos 3).
Supondo-se um estudo de impacto ambiental, a construção
de uma hidrelétrica no rio Tapajós (PA), responder:
Quais imagens seriam as mais adequadas de utilizar? Por
quê?
Referências Bibliográficas CHRISTOFOLETTI, A. Modelagem de Sistemas Ambientais. São Paulo: ed.
Edgard Blücher, 1999.
FLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Editora Oficina de Textos, 2002.
NEPOMUCENO, P. L. M. Geoprocessamento nos mapeamentos de inventário dos Planos de Manejo de Unidades de Conservação paulistas: Avaliação dos casos do PETAR e da APA – VRT a partir da revisão integrada da literatura. Tese de doutorado do programa de pós graduação em Geografia Física – FFLCH –USP, 2016.
NOVO, E. M. L. de Morais. Sensoriamento Remoto, Princípios e Aplicações. São José dos Campos: ed. Edgard Blücher, 1988.
PAESE, A. Et al (org). Conservação da Biodiversidade com SIG. São Paulo: ed. Oficina de Texto, 2012
ROSS, J.L.S. Geomorfologia – São Paulo: ed. Contexto, 2010
SILVA, J.X & ZAIDAN, R. T. (org). Geoprocessamento & Meio Ambiente. Rio de Janeiro: Ed. Bertrand Brasil, 2011.
SILVA, J.X & ZAIDAN, R. T. (org). Geoprocessamento & Análise Ambiental - Aplicações. Rio de Janeiro: Ed. Bertrand Brasil, 2011.
VENTURI, L. A. B. (org). Geografia – Práticas de Campo, Laboratório e Sala de Aula. São Paulo: ed. Sarandi, 2011.