Princípios Físicos do Sensoriamento Remoto

e lá pessoal na sua professora Ana Paula e dando continuidade à nossa aula sobre o uso do sensoriamento remoto no planejamento ambiental nessa aula de hoje nós vamos trabalhar sobre os princípios físicos de sensoriamento remoto basicamente nós vamos tratar da radiação eletromagnética como fonte de energia em sensoriamento remoto nos vamos entender como essa radiação ela está organizada E para isso é importante compreendermos o conceito de espectro eletromagnético nós vamos entender que esse espectro a lei possui regiões como a região do visível e quais seriam o princípio de formação das cores que nós vemos e por

fim nós vamos tratar da interação da radiação com a atmosfera e também com os alvos no terreno bem na última aula nós vimos que para Obter dados de sensoriamento remoto nós precisamos de energia bom e que dentre as fontes de energias possíveis a radiação eletromagnética é a energia utilizada pelo sensoriamento remoto o sol é considerado a nossa fonte natural de ren né E essa radiação ela então se propaga dessa fonte em direção a atmosfera e incide na superfície terrestre de maneira que parte dessa radiação é absorvida pela superfície parte passa pela superfície e uma parte

é refletida essa radiação que o sensor que está por exemplo a Bordo de um satélite ele capta ele registra essa radiação é transformada né em sinais em dados convertidos em imagem e posteriormente ela é então esses dados são enviados aí para estações de recepção na terra e distribuído para os usuários pensando em em dados gratuitos tá é bem então é importante nosso caracterizarmos essa radiação eletromagnética para que entendamos como as imagens são formadas Quais as regiões espectrais que essas imagens que correspondem e assim por diante bem então primeiro no primeiro ponto é entendermos que a

radiação eletromagnética é nada mais do que ela se propaga na forma de ondas né E essas ondas elas são medidas em termos de frequência e comprimento Lembrando que frequência uma medida em Hertz e comprimento uma medida em é uma medida linear tá então que seria a frequência de uma onda nada mais do que dado um intervalo de tempo é quantas vezes essa onda repete tá e o que seria o comprimento é a distância entre dois picos sucessivos de uma onda né então o considerado a região mais alta da onda Então qual seria a distância entre

um pico e outro ahadi é a relação entre comprimento de onda e frequência ela é inversamente proporcional então se eu tenho uma frequência alta consequentemente eu tenho comprimento baixo comprimento longo se eu tenho um comprimento curto eu tenho uma alta frequência uma alta repetição da Honda em intervalo de tempo então quanto maior a frequência de uma onda a gente diz que maior é intensidade mais maior é energia que a radiação ela está propaganda digamos assim OK então existe uma forma como eu tenho comprimento de ondas é amplos e curtos e frequências altas e baixas eu

tenho uma forma de organizar essa radiação eletromagnética e o espectro eletromagnético ele é então digamos uma representação da distribuição da rede por regiões bom então nós temos aqui uma imagem que mostra diferentes regiões esse espectro em termos de frequência e comprimento tá só chamando atenção que na parte superior da figura eu tenho comprimentos aqui a medida que eu me distância que eu vou em direção à direita eu tenho comprimentos longos e Em contrapartida a medida que eu vou para a esquerda tem comprimentos curtos Se eu olhar a parte de baixo da figura eu vejo frequências

altas para comprimentos curtos e frequências baixas para comprimentos longos Então aquela relação de inversamente proporcional Então quais são as regiões as principais regiões né do espectro eletromagnético nós temos aqui ondas de rádio nós temos micro-ondas nós temos infravermelho essa pequena porção aqui chamada a luz visível que é na realidade que nós enxergamos nós temos a região do ultravioleta do raio x dos ra bom então por exemplo quando nós vamos ao médico e tiramos um raio-x de alguma parte do nosso corpo veja que é essa região do espectro eletromagnético está sendo usado por aqueles sensores para

fazer o exame nós então são regiões de alta frequência então lembram que quanto maior a frequência mais energia então ela pode ser nociva para os nossos para o nosso organismo então por isso que o pessoal que trabalha nessas nesses locais Eles trabalham todos paramentados quando eles vão emitir radiação eles escondem né de uma certa forma em algum em alguma alguma placa no sentido de tentar bloquear um pouco essa energia porque ela é nociva para o nosso organismo quando por exemplo a gente trabalha com liga o nosso rádio Nossa TV Então veja que ele já usa

cumprimentos muito longos né então são ondas que por mais que elas são não tem tanta energia e tem uma propagação mais longa Então são as ondas utilizadas aí e para o seccionamento remoto as duas regiões espectrais né para o funcionamento Óptimo Que nós chamamos é a região do visível e a região do infravermelho tá E também tem para o sensoriamento remoto é ativo que nós chamamos nós temos região do microondas a gente vai ver isso um pouquinho mais adiante Tá mas pensando como se comporta essa região do visível né a gente chama de luz visível

é aquela luz que sensibilize os nossos olhos quer dizer eu consigo enxergar então o olho humano de todo esse espectro eletromagnético ele vem uma pequena faixa que é o que nós chamamos de região do visível que corresponde ali a luz do azul a luz do verde a luz do vermelho tá então é uma região que vai mais ou menos do 044 até 17 tá mícrons lembrando que um micro quando eu pego um metro e devido por um milhão tá um milhão de partes então é a região do visível ela dividido em faixas que é o

que representa as cores que nós chamamos de azul verde e vermelho nós vamos ver que cor então na realidade é uma luz e luz é uma radiação eletromagnética que eu enxergo uma luz visível então quando nós é dizemos assim é que nós temos a visualização de uma cor violeta por exemplo é porque a nossa retina né parte do nosso olho foi sensibilizado por aquela faixa espectral então no nosso olho que funciona como sistema sensor ele na realidade Acontece uma série de processos fotoquímicos na nossa Regina que faz com que nós ficamos sensibilizados e quando nós

temos por exemplo uma pessoa daltônica ela tem algum alguma disfunção é dentro do sistema ocular da ela que faz com que ela não vejo a cor como as pessoas com visão normal de cores veio tá então aqui de uma forma bem simples nós temos o olho como sistema sensor no nosso sistema óptico né ele é formado basicamente pela córnea pelo humor aquoso e pelo cristalino e é a nossa Íris é o que faz o controle de entrada de energia então quando a gente está exposto a muita energia automaticamente a nossa aí ela tende a fechar

né ao passo que quando nós estamos num ambiente muito escuro a nossa pupila tende a dilatar ou seja não tem tanta luz incidente Então essa luz que entra pela íris ela vai sensibilizar o que nós chamamos de detetores que basicamente são constituídos um mês que são as células da nossa retina que nos permitem ver cor e os bastonetes que são as células Nossa retina que nos permitem ver Tons de Cinza então pra vocês terem uma ideia nós temos cerca de 120 milhões de bastonetes na nossa retina e sete milhões de cones Então quem tem problema

na visão de cores na realidade têm disfunções nos cones tá então tem pessoas que têm problemas para ver o vermelho então tem uma disfunção do Cone que corresponde à luz vermelha tá que é o nós chamamos de daltónicos né ou pessoas com deficiência na visão de cores então é bem importante nós entendemos os fundamentos da cor dentro do sensoriamento remoto então nós temos basicamente que a partir do vermelho do verde do azul nós formamos a partir dessas luzes nós formamos qualquer uma das cores né então o que seria o amarelo né O que seria um

ciano a combinação de duas ou três cores Então queria deixar como proposta para vocês estudarem o que é a síntese aditiva dentro do fundamento da cor O que é síntese subtrativa e o que são as três dimensões da cor da fica esses três essas três pontos para vocês trabalharem porque quando eu vou trabalhar com a imagem se acionamento remoto necessariamente a imagem para facilitar Nossa interpretação ele vai estar colorida Então eu preciso entender o que é um artista O que é uma saturação O que é um valor O que é uma síntese aditiva O que

é uma luz branca ela é ausência de cor ela é a soma de todas as cores O que é o preto preto é cor Então gostaria que vocês trabalhassem que vocês fizessem uma a pesquisa sobre os fundamentos da cor tá de novo nós vamos entregar nossos trabalhos até três dezembro pelo sistema aprender da Unoeste e sintetiza esses fundamentos da cor em até 5 páginas tá bem pro sol é bem entendemos que sensoriamento Depende de energia que a energia que ele usa é a radiação eletromagnética que essa radiação ela é organizada em espectro que é dividido

em faixas em termos de comprimento e frequência e que as duas regiões para o sensoriamento óptico é a região do visível e do infravermelho que nós vamos ver um pouquinho mais à frente e que para o censuramento ativo seria o micro-ondas bem ok mas veja o sensoriamento princípio dele aquisição de informação à distância então concordam comigo que essa radiação que parte da minha fonte ou seja do sol por exemplo para chegar no Meu alvo para chegar por exemplo no meu corpo d'água na terra ela lá atravessa toda a atmosfera pensando que o nosso satélite vai

estar 701 da aula anterior mostrei pra vocês humanos e ele tá em torno de 750 km de altitude tem lá por exemplo satélites usados nos posicionamentos globais de posicionamento o que seria o gnss que estão lá 22.000 km de altitude nós temos os satélites é chamado geoestacionários que são usados aí para muitas vezes meteorologia estão lá 35.000 km de altitude Então seja eu tenho uma extensa camada entre o meu satélite né que muitas vezes tá lá na exosfera e até minha superfície então por exemplo aqui nessa figura você tem a troposfera que é uma região

da atmosfera de até 20 km de altura à estratosfera que vai até 50 mas os fera 85 km são os cometas né Nós temos lá termosfera e assim uma lá de 1000km nós temos a exosfera que é onde estão aí o satélite já estacionários meteorológica INSS tudo mais bem então essa radiação essa ruim ela atravessa a atmosfera para chegar no sensor o e tanto nesse processo de atravessar para chegar no no alvo perdão e depois do alvo para o sensor eu tenho ali que não chamamos de uma interferência da atmosfera então ela vai interferir nesse

sinal e quanto mais eu estiver distante do Meu Alvo maior é sem preferência então por exemplo Ana tô fazendo um trabalho com um drone com want a lá 20 120m 150 metros de altura do Meu Alvo tem interferência da atmosfera tem mas é uma interferência muito menor comparado por exemplo um sistema sensor que está a 700 km de altitude Então pessoal é importante conhecer esses essas interferências tá então quando essa quando essa energia ela passa por essa atmosfera seja para chegar ao alvo ou do alvo para o sensor a uma série de componentes nessa atmosfera

como gases como poeiras como elementos químicos Como o oxigênio nitrogênio e dióxido de carbono vapor da água então tem muitas partículas digamos assim suspensa nessa atmosfera e de e dessas partículas algumas delas o absorver a radiação outras vão refletir outras um espalhar né Ou seja a radiação Tá vindo uma direção bate nessa partícula EA desviada tá então nós dizemos que os componentes da atmosfera eles interagem com a radiação eletromagnética então Basicamente aquilo que eu comentei com vocês três processos né pensando que ela chega à superfície pode acontecer reflexão Ou seja refletiu a energia é essa

que o sensor registra Pode ser que essa energia seja absorvida pelo alvo Pode ser que essa energia passe pelo alvo Mas pense em mesmo a mesma ideia com as partículas na atmosfera então pode ser que parte dessa energia aqui vai tentar atravessar a atmosfera seja refletida seja espalhada nessas partículas como a gente veio aqui ó Nessa e nessa representação aqui em amarelo tá vendo ela refletiu aqui voltou Pode ser que parte seja absorvida por essas partículas e pode ser que porte seja de fato é transmitida né atravessa então quando nós temos por exemplo é uma

região escura por exemplo um asfalto ele absorve a maior parte da radiação que ele recebe tá quando nós temos por exemplo um corpo da água a energia passa por essa por essa superfície transparente então a uma alta transmissão de energia tá E aqui nós temos o que nos interessa que a parte refletida bom então esses esses essas séries de constituintes da atmosfera ela faz com que a atmosfera seja opaca em certos comprimentos de onda e certas trechos Em certas fragmentos do espectro por quê Porque ocorre o que nós chamamos de absorção da radiação pelos componentes

da atmosfera então tem uma série de fenômenos como espalhamento de Hailey tem várias que no caso ocorre pelas moléculas gasosas então elas fazem elas rebatem a radiação então nós temos espalhamento atmosférico né Nós temos vários tipos de influência que torna com que a atmosfera seja opaca certas radiações na verdade é que ela as suas partículas elas interagem com a radiação e fazem com que ela a sua radiação não chegue até o alvo né que é o que nos interessa bom então onde o sensoriamento remoto trabalha na região do visível e na região do infravermelho que

são as regiões consideradas é janelas atmosféricas tá tem ali uma região do ultravioleta também mas que ela é mais sensível então quando você projeta uns um sensor ele vai registrar radiação nessas faixas porque nessas faixas nessas intervalos são regiões em que a radiação sofre menos influência da atmosfera não é que ela não sofre mas é que é uma uma influência mais modelável toda essa região aqui em vermelho tá querendo nos dizer que são regiões em que há uma opacidade da atmosfera então eu não consigo a radiação não consegue passar por essas regiões tá nós vamos

ver que há uma outra faixa espectral que a região do microondas que a justamente essas regiões com maior comprimento de onda que é usado pelos sensoriamento e é já com sensores ativos Tá mas pensando no sensoriamento óptico nós trabalhamos com visível e o infravermelho E então como nós comentamos Nem todas as faixas são é utilizáveis então a gente usa o visível que seria o azul verde vermelho a luz e o infravermelho que é dividido em próximo médio distante o micro-ondas já seria a uma faixa mais é com maiores comprimentos de onda O que é um

outro uma outra vertente do sensoriamento remoto então nós chamamos de sensoriamento remoto óptico ou passivo aqueles sensores que são sensíveis à radiação da faixa do visível e do infravermelho tá e não a chamamos de sensoriamento remoto ativo aquele sensores que operam na faixa espectral do microondas tá então quando você ouvir assim ah eu tenho uma imagem óptica é na realidade imagens que podem ser da faixa do visível e infravermelho Ah eu tenho uma imagem é obtida do microondas Então ela já não sofre tanta é ela não o sol não é mais a fonte de radiação

aqui no caso o sensor tem uma sensor não o satélite ele ele é o próprio emissor da radiação então ele é chamado ativo Então isso é uma coisa que não depende de condições de nuvens não depende do clima eu posso ter imagens à noite já o sensoriamento remoto óptico ele muitas vezes é só imagens ao longo do dia se você tem uma área está recoberto por nuvens a Sara não vai ser image ada Então as condições climáticas influenciam muito no sensoriamento remoto ótico e nos ensinamento ativo não só que o processo de interpretação dessas imagens

do processo de processamento desses dados é bem diferente tá então a gente tem aí os radares por exemplo né as imagens de radar quando você olha uma uma área de vegetação em uma imagem de radar você não consegue reconhecer aquilo como uma vegetação a menos que você tenha treinamento prévio agora se você pega uma imagem do Google Earth e olha por exemplo uma mata que seja uma região que você conhece você vai claramente identificar olha aqui é uma região de vegetação da porque é os nossos olhos já estão habituados a esse sensoriamento óptico tá é

bem então o que que é fundamental no sensoriamento eu entender o que acontece quando a gente chega nesse alvo porque de toda a proporção de radiação o que interessa é a realização que refletiu do Meu Alvo né então quando a essa rechega no alvo ela pode ser refletida é absorvida ou transmitida o sensor não vai pegar o que é transmitida não vai pegar o que é absorvido ele vai pegar o que é refletido pelo alvo por isso que nós chamamos de reflectância do alvo refletância da superfície Então veja aqui depois que vocês fizerem é o

exercício de fundamentos da cor nós vamos vocês vão entender que a luz branca é na realidade a soma de todas as cores e que o preto é a ausência de cor né Então na verdade quando eu vejo uma uma superfície vermelha é que de todas as a luz né que chegou nessa superfície só passou a luz vermelha por isso que aquela superfície é vermelha da mesma forma é uma superfície verde é porque o meu o SUS de todas as faixas espectrais que chegaram nessa superfície só foi refletido a luz verde ou seja só a superfície

ela é vista como Verde porque a única luz que não foi absorvida pela superfície Então quando você vê uma banana por exemplo que em geral é amarelo Ou seja é porque todas as luzes lembra a soma de todas as luzes luz branca todas as luzes que chega nessa nessa superfície só refletiu a amarela por isso que eu vejo a banana amarela a caixa de uva eu vejo ela roxo porque é uma soma do azul com o vermelho Então eu tenho aqui a reflexão dessa luz tá e quando eu vejo uma flor em branco por exemplo

é porque de todas as luzes que chegaram refletiu tudo então a soma de todas as cores é o branco bom então aqui pessoal a reflexão seja refletância da rim ela vai depender do que acontece com os comprimentos de onda com s alvo então por exemplo aqui o morango em vermelho então ele absorveu todo azul todo o amarelo todo verde e refletiu que ele não precisa refletiu no caso vermelho por isso que eu vejo morango vermelho tá então essa aqui é a ideia da ren com os alvos na superfície Então o que nós fica o que

fica para nós é quando a Rê interage com o alvo cada alvo tem uma resposta espectral diferente Ou seja ele vai refletir a radiação que ele não precisa e isso vai dar o que nós chamamos ge comportamento espectral do alvo tá então vai depender muito por que que eu vejo comentei que vocês na aula passada da Patagônia em que eu via um lago mais escuro azul escuro e um azul mais claro Porque dependendo do que tem dentro da água vai é uma uma reflexão maior ou menor em determinados comprimentos de onda então por isso que

a gente vai entender que quanto mais suja tá aquela água ou seja com mais sedimentos mais clara vai ser água e quanto mais limpa aquela água mais escura ela vai aparecer na imagem ou seja ela vai absorver todos os comprimentos de onda e não vai refletir nada então uma coisa muito importante em sensoriamento é compreender como cada alvo interage com a radiação eletromagnética E lembrando que essa radiação é a pensando na rádio no funcionamento passivo ou seja óptico Eu Estou referindo aos comprimentos do da Luz visível que é o azul verde vermelho e os complementos

do infravermelho O que é o infravermelho próximo médio e o distante outro normal Ok então nas próximas aulas a gente vai começar a entender que seriam comportamento espectral do alvo tá então praias aula e fica para nós que a radiação eletromagnética ela é organizada em faixas em regiões e essa organização que nós chamamos espectro eletromagnético que nem todas as faixas espectrais são utilizadas pelo sensoriamento remoto visto que há uma interação dessa radiação com os elementos que tem na super na atmosfera então a gases a partículas a poeiras então nós chamamos de janelas atmosféricas aquelas regiões

do espectro em que a radiação consegue atravessar que é basicamente na região do visível e do infravermelho da i e nós temos que para o sensoriamento ativa ou seja que não depende do Sol como fonte de radiação nós temos os sensores projetados para trabalhar na região do microondas mas por exemplo nessa disciplina a gente não trabalha com interpretação de imagens coletadas na região do microondas porque elas têm um outro processo de interpretação Tá mas que são imagens muito interessantes para quando você não quer depender das condições meteorológicas por exemplo um radar ele pode estar com

nuvem o céu ou não a imagem vai ser a mesma coisa pode ser de dia ou de noite não vai influenciar em nada já uma imagem é multispectral sim tá já um sensoriamento óptico sim ok então pessoal é nas próximas aulas a gente vai entender um pouquinho mais como funciona essa interação da radiação eletromagnética com os diferentes alvos que compõem aí a superfície da terra ok então um bom e até mais