Princípios físicos do sensoriamento remoto

Visando satisfazer as necessidades de diferentes usuários, muitos sistemas de sensoriamento remoto foram desenvolvidos para oferecer imagens com características geométricas, espectrais e temporais distintas

Alguns usuários podem necessitar de imagens frequentes de um determinado local ou fenômeno, tomadas em curtos espaços de tempo (meteorologia e climatologia).

Outros podem estar mais interessados em apenas uma cena, mas com pixels de pequeno tamanho, evidenciando melhor os detalhes dos objetos (mapeamento urbano). Por sua vez, outros ainda podem desejar uma imagem tomada em várias bandas espectrais, não sendo tão necessário contar com detalhes finos dos objetos ou passagens muito frequentes (mapeamento geológico e agrícola).

Por limitações tecnológicas, é impossível que todas as características citadas estejam simultaneamente disponíveis em sua plenitude para um mesmo instrumento. Imagens de sensoriamento remoto podem ser produzidas por sensores a bordo de plataformas orbitais (satélites) e aéreas (aviões e VANTs), que captam a radiação eletromagnética que deixa a superfície da Terra em direção ao espaço.

A energia que emana da superfície pode ser proveniente da reflexão intensa da luz solar que ilumina os alvos terrestres (sensoriamento remoto passivo de reflexão) ou ainda da emissão direta de radiação termal pelos materiais na superfície (sensoriamento remoto passivo de emissão).

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Uma imagem de sensoriamento remoto pode também se originar da reflexão da energia artificial produzida pelo próprio satélite que foi direcionada para a superfície e depois captada pelo sensor, como ocorre nas imagens de radar (do inglês Radio Detection and Ranging) ou Lidar (do inglês Light Detection and Ranging) (sensoriamento remoto ativo). Nesse ponto, é importante destacar que o foco deste livro serão as imagens de satélite adquiridas por sensores ópticos.

O funcionamento de cada um desses instrumentos será abordado a seguir. Em termos gerais, a produção de uma imagem de sensoriamento remoto se dá por meio da radiação que deixa a superfície terrestre, atravessa a atmosfera, adentra o satélite e atinge seus sensores. Após a aquisição, os dados são transmitidos de volta para a superfície terrestre por comunicação sem fio (telemetria) e recebidos por antenas localizadas em determinados pontos do planeta para, por fim, as imagens serem pré-processadas e disponibilizadas aos usuários (Fig. 1).

sensoriamento remoto-processamento de imagens
Fig.1: Etapas do processo de aquisição e distribuição das imagens de sensoriamento remoto. Parte da radiação solar que incide na superfície terrestre é refletida de volta para o espaço, sendo captada pelo satélite. Os dados-imagem são redirecionados por telemetria para estações de recepção localizadas na superfície, onde são pré-processados e disponibilizados para os usuários. (Imagem retirada do livro Processamento de Imagens de Satélite. Todos os direitos reservados à Oficina de Textos)

É desse ponto em diante que o material deste livro se propõe a auxiliar, apresentando, fundamentando e discutindo possibilidades de aplicação para diversos processamentos realizados em imagens digitais de sensoriamento remoto.

Produto do sensoriamento remoto, as imagens digitais são formadas por conjuntos de pixels (picture elements) que descrevem a quantidade de energia que deixa uma porção definida da superfície. O que se entende aqui por energia nada mais é do que formas distintas de onda ou radiação eletromagnética.

Toda radiação eletromagnética tem propriedades fundamentais e comportamentos previsíveis de acordo com as teorias físicas. É pelo conhecimento prévio dessas interações que se pode interpretar os alvos da superfície com base na quantidade de radiação que foi refletida ou emitida por eles.

Matéria publicada em 4.3.2020


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Processamento de imagens de satélite introduz os usuários iniciantes ao processamento de imagens de satélite, mas não se restringe a eles, avançando e se aprofundando em detalhes matemáticos sobre técnicas e algoritmos, voltados para usuários mais experientes. Fruto de anos de experiência dos autores nas áreas de ensino e pesquisa.