imagens de satélite e suas aplicações

Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Tecnologia e Recursos NaturaisUnidade Acadêmica de Engenharia Civil

Disciplina: Introdução ao Geoprocessamento

Imagens de Satélite e suas aplicações

Professora: Iana Alexandra

Alunos: Danilo Patricio do Monte

Fabrizio Ribeiro Moreira

Izabeline Mendonça Souza

Junho de 2009

2.0 Introdução

O que é satélite?

Satélite é todo objeto que gira em torno de outro objeto. Ele é

classificado em dois tipos: satélite natural e satélite artificial (veículos espaciais

colocados em órbita da Terra por meio de foguetes) ver figura 1 e figura 2.

Segundo Florenzano, 2008 os satélites artificiais são construídos

para diferentes finalidades como telecomunicação, espionagem, experimento

científico - áreas de astronomia e astrofísica; geofísica espacial; planetologia;

ciências da terra, atmosfera e clima − meteorologia e sensoriamento remoto.

Existem também os satélites de Posicionamento Global (GPS) que

giram em órbitas altas e são importantes na navegação terrestre, aérea e

marítima, além de ajudar na localização de pessoas, objetos e lugares.

Figura 1: Satélites desenvolvidos pelo Brasil. Da esquerda para a direita: o CD-1, oSCD-2, o CBERS-1 e o Saci-1 (INPE)

Figura 2: VLS-1 V02 na plataforma de lançamento do Centro de Lançamentode Alcântara (CLA), localizado na cidade de Alcântara, no Maranhão. (AEB)

3.0 Imagens de Satélites

As imagens de satélite são geradas por sistemas de sensores remotos

acoplados aos satélites artificiais que registram a energia refletida ou a energia

emitida pelos objetos da superfície terrestre (figuras 3 e 4).

Estas imagens possuem algumas características que as diferenciam de

outras imagens digitais. Entre essas características estão sua estrutura e sua

resolução.

Figura 3 – Diagrama do processo de captação de imagens

Figura 4 – Esquema do processo de captação de imagens

Figura 5: O espectro eletromagnético. (Gabriel Pereira)

A Figura 5 representa os diferentes tipos de energia (radiação

eletromagnética) distribuídos por região espectral, ao longo do espectro

eletromagnético. Dependendo do tipo, o sensor pode captar imagens através da

energia de uma ou mais regiões do espectro. Os sensores ópticos, por exemplo,

captam imagens utilizando a energia da região do visível e do infravermelho.

Os radares são sensores que enviam e captam energia da região das

microondas. Ao contrário dos sensores ópticos, os radares funcionam também

de noite e com o tempo nublado e chuvoso.

3.1 - Principais características das imagens de satélite

Os satélites e os sensores trabalham em conjunto para registrar e medir

a energia eletromagnética. É possível apontar uma série de características

essenciais que definem as imagens de satélite:

São constituídas por várias bandas espectrais;

O elemento básico constituinte de cada banda é o pixel; cada banda é

constituída por um conjunto de píxeis dispostos numa série de linhas e

colunas;

Todos os píxeis duma mesma imagem têm a mesma área, função da

Resolução espacial do sensor;

A cada pixel encontra-se associado um número digital, que representa o

nível de energia medido pelo sensor.

3.2 - Resoluções de uma Imagem de Sensoriamento Remoto

Existem quatro variáveis que permitem diferenciar os produtos ou

imagens geradas pelos diferentes sensores remotos a bordo de satélites, estas

são:

Resolução Espacial;

Resolução Temporal;

Resolução Espectral;

Resolução Radiométrica.

As resoluções dependem tanto das propriedades técnicas dos sensores

quanto das características da órbita do satélite ou plataforma orbital, e são

normalmente utilizadas para caracterizar uma imagem.

Figura 6 - imagem do Satelite GeoEye1, com resolução espacial de 41cm

Figura 7 - imagens temporal

(a) Bandas 543 em RGB. Região de

Penápolis,Avanhandava e Promissão - São

Paulo Imagem de 28/03/2008.

(b) - Bandas 432 em RGB.Região de

Penápolis, Avanhandava e Promissão -

São Paulo - Imagem de 28/03/2008.

Figura 8 (a,b) – diferença de resolução espectrais

Figura 9 - Imagem de alta resolução do sensora HRC

Figura 8 - diferença de resolução radiométrica

4.0 Aplicações das imagens

Através de imagens de satélites e fotografias aéreas de diferentes épocas

avalia-se as alterações (positivas ou negativas), ocorridas no meio ambiente

indicando medidas para maximização e/ou minimização de seus efeitos.

As imagens de satélite são utilizadas para diversas finalidades, sendo

fundamentais para a análise e a produção de mapas nas escalas média e

pequena. Também cresce a utilização das imagens para escalas grandes. A

seguir, temos algumas aplicações:

Geopolítica e defesaGeopolítica e defesa

RelevoRelevo

GeologiaGeologia

MeteorologiaMeteorologia

EcologiaEcologia

Agropecuária e uso do soloAgropecuária e uso do solo

Planejamento urbanoPlanejamento urbano

Geopolítica e defesaGeopolítica e defesa

É cada vez maior a utilização de imagens de satélite em estratégias É cada vez maior a utilização de imagens de satélite em estratégias militares, especialmente para espionagem e identificação de possíveis alvos em militares, especialmente para espionagem e identificação de possíveis alvos em guerras. Os EUA são o país que mais utiliza imagens em conflitos armados, a guerras. Os EUA são o país que mais utiliza imagens em conflitos armados, a

exemplo das recentes intervenções militares no Afeganistão e Iraque (figura 9)exemplo das recentes intervenções militares no Afeganistão e Iraque (figura 9) ..

Figura 9 – Exemplo de imagem de satélite usado na espionagem e identificação de alvos.

Figura 10 – Relevo de uma região

RelevoRelevo

Podem permitir o mapeamento das formas de relevo da superfície Podem permitir o mapeamento das formas de relevo da superfície terrestre, auxiliando na construção de grandes obras como rodovias e ferrovias terrestre, auxiliando na construção de grandes obras como rodovias e ferrovias (figura 10). (figura 10).

GeologiaGeologia

Essas imagens também podem melhorar os conhecimentos geológicos, Essas imagens também podem melhorar os conhecimentos geológicos, especialmente sobre os tipos de rochas de uma região. Isto é, auxiliam na especialmente sobre os tipos de rochas de uma região. Isto é, auxiliam na descoberta, no mapeamento e na exploração de recursos minerais, a exemplo do descoberta, no mapeamento e na exploração de recursos minerais, a exemplo do petróleo e do minério de ferro (figura 11).petróleo e do minério de ferro (figura 11).

Figura 11 – Tipos de solos de uma região

Previsão do tempo

As imagens de satélite são essenciais para fazer previsão do tempo As imagens de satélite são essenciais para fazer previsão do tempo atmosférico para vários dias. Podemos vê-las todos dos dias nos noticiários de atmosférico para vários dias. Podemos vê-las todos dos dias nos noticiários de televisão. A previsão de tempo é importante para o nosso dia-a-dia,  em televisão. A previsão de tempo é importante para o nosso dia-a-dia,  em atividades de lazer e turismo, na agropecuária (dados sobre umidade, chuvas e atividades de lazer e turismo, na agropecuária (dados sobre umidade, chuvas e temperatura) e na prevenção de conseqüências de fenômenos meteorológicos temperatura) e na prevenção de conseqüências de fenômenos meteorológicos extremos como furacões.extremos como furacões.

Em boletins meteorológicos a animação que mostra o deslocamento das massas de ar e nuvens sobre a superfície da Terra, na verdade é uma seqüência de imagens produzidas (a cada meia hora) pelos satélites meteorológicos geoestacionários

Figura 12 – Formação furacão

.

Figura 13 - Imagem do Goes mostra o furacão Catarina próximo à costa de Santa Catarina e Rio Grande do Sul em 2004

Ecologia

As imagens são utilizadas para o conhecimento e a conservação do meio ambiente. Pode-se monitorar e combater as queimadas e os desmatamentos em florestas como a Amazônia. No entanto, muitas vezes depende de quem as utiliza. Na Amazônia, madeireiros já estão usando imagens de satélite para escolher as áreas de floresta que vão ser derrubadas.

Figura 14 - Imagem do Landsat representa uma porção da Amazônia. O preto representa o rio Negro, afluente do rio Amazonas, repleto de pequenas ilhas. O verde representa a floresta amazônica, enquanto a cor rosa refere-se às áreas com campos e regiões desmatadas.

Agropecuária e uso do solo

As imagens podem mostrar como o espaço geográfico é utilizado pela As imagens podem mostrar como o espaço geográfico é utilizado pela sociedade, representando áreas com diferentes usos do solo: cultivos agrícolas, sociedade, representando áreas com diferentes usos do solo: cultivos agrícolas, pecuária, reservas florestais, entre outros. Na agropecuária, as imagens são pecuária, reservas florestais, entre outros. Na agropecuária, as imagens são importantes no mapeamento dos tipos de cultivo, previsão de safras e definição importantes no mapeamento dos tipos de cultivo, previsão de safras e definição de áreas que necessitam de irrigaçãode áreas que necessitam de irrigação

Figura 15 - Uma composição de imagens do Landsat representa toda a área do estado de Rondônia. As áreas em verde representam a floresta amazônica. As áreas em rosa representam outros tipos de vegetação como o Cerrado. As áreas em amarelo e vermelho representam as áreas já desmatadas (padrão “espinha de peixe”) e que estão sendo utilizadas na pecuária, agricultura e cidades.

Planejamento urbano

As imagens de satélite também estão sendo utilizadas no estudo de áreas urbanas e em seu planejamento. Por exemplo, podemos avaliar, por exemplo, o crescimento de grandes metrópoles como São Paulo e o Rio de Janeiro.

Figura 16 - Imagem do satélite Quickbird representa com detalhes parte do Parque do Ibirapuera na metrópole de São Paulo.

5.0 Exemplos de aplicações

Observação de mudanças climáticasObservação de mudanças climáticas

O degelo causado pelo aquecimento climático tornou navegável pela primeira vez a chamada rota do noroeste, que liga os oceanos Atlântico e Pacífico através do Pólo Norte, segundo observações feitas pelos satélites da Agência Espacial Européia (ESA).

As observações espaciais da massa polar, iniciadas há quase 30 anos, nunca tinham registrado que a rota do noroeste - até então congelada – estivesse aberta para a navegação.

As imagens enviadas pelo satélite Envisat da ESA permitiram agora constatar que a redução da massa de gelo no Pólo Norte, ligada ao aquecimento climático, já torna essa passagem navegável.

Figura 17 - Imagens de satélite feitas do Oceano Ártico no início de setembro de 2007 mostra a abertura de uma nova rota pela passagem noroeste (linha laranja) e a passagem nordeste (linha azul), apenas parcialmente bloqueada. O cinza escuro representa as áreas em que não há gelo, enquanto a cor verde indica áreas onde há presença de gelo (Foto: AFP)

Figura 18 – Esquema de captação de luz solar

Mapeamento de cobertura vegetal dos 1.523 km² da cidade; As câmeras estarão a quase 900 quilômetros de altitude, em órbita

terrestre; De três em três meses, as fotografias serão atualizadas com as

mudanças ocorridas em bairros

Prefeitura usa imagens para multar desmatamento irregular

Fotos tiradas por satélites mostram belezas culturais e naturais do planeta vistas do espaço

Unesco (Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura) apresenta em Paris a exposição:

Vista excepcional – O Espaço observa nosso patrimônio mundial

30 fotos em grande formato (2m x 1m)

Imagens feitas pelo Centro Aeroespacial da Alemanha a uma altura de 700 quilômetros acima da superfície da terra.

Figura 20: Cidade de Chan Chan, no Peru, construída em barro

Figura 21: Esta foto mostra os intrincados recortes dos fiordes da Groenlândia

5.0 Exemplos de Aplicações

    Os recifes de corais ao sul da Flórida também são considerados patrimônio mundial

A cidade de Berlim, na Alemanha, também aparece como um dos destaques da exposição

5.0 Exemplos de Aplicações

Parque Nacional de Vulcões, no Havaí, onde estão dois dos vulcões mais ativos do mundo.

Entre os locais de beleza natural considerados patrimônio mundial está o Monte Quênia.

5.0 Exemplos de Aplicações

  A montanha Uluru, no Deserto Vermelho da Austrália, é considerada sagrada para os aborígenes

A Lapônia, região ao norte da Suécia e dentro do Círculo Polar Ártico, também foi fotografada pelo Centro Aeroespacial da Alemanha.

5.0 Exemplos de Aplicações

Ao menos dois satélites geoestacionários do sistema DSP (Defense Support Program), da USAF, fabricados pela Northrop Grumman constantemente “escaneiam” a superfície da terra com potentes telescópios infravermelhos em busca de sinais de disparos.

Satélites dos Estados Unidos ajudam na busca pelo Airbus

5.0 Exemplos de Aplicações

Imagem do satélite mostra zona de instabilidade na rota do avião às 02h45 GMT (que corresponde às 23h45 no horário de Brasília). Avião perdeu contato por volta de 22h de Brasília.

5.0 Exemplos de Aplicações

5.0 Exemplos de Aplicações

5.0 Exemplos de Aplicações

5.0 Exemplos de Aplicações

O único submarino portador de mísseis balísticos da classe “Xia” da China não está mais na doca seca da base naval em Jianggezhuang, onde estava desde 2005, passando por um programa de manutenção geral.

5.0 Exemplos de Aplicações

Imagens de satélite mostram lago formado após terremoto na China

5.0 Exemplos de Aplicações

Reconstrução de cidades atingidas pelo tsunami

Um dos serviços importantes em termos de informações georreferênciadas foi criado em 2003 por meio de um consórcio europeu, com grande participação da Agência Espacial Européia (ESA). Os registros feitos por esse serviço, que teve no tsunami no Sudeste Asiático o seu grande desafio, mostram a importância dos mapas gerados por instituições da França, Alemanha, Grã-Bretanha, Bélgica e Suécia.

5.0 Exemplos de Aplicações

O banco de imagens sobre o tsunami, feito a partir de 19 satélites, reúne hoje cerca de 650 mapas que mostram o antes e o depois da catástrofe natural

Praia destruída no Sri Lanka, registrada pelo QuickBird no dia da tragédia.

5.0 Exemplos de Aplicações

Na ilha de Sumatra, na Indonésia, uma das primeiras áreas alagadas, mais de 400 grupos trabalham na reconstrução das casas apenas na principal cidade costeira do local, que tem quase 14 mil habitantes

Com a ajuda dos satélites, as ruas e casas de Banda Aceh, a capital de Sumatra, ficaram bem semelhantes ao que eram

antes.

5.0 Exemplos de Aplicações

Quanto mais elevada a temperatura, maior o risco desse foco de calor (considerados significativos a partir de 47º centígrados e identificados por meio de cores) se transformar em um incêndio, ou seja, sair fora de controle e tomar grandes proporções;

Com o cruzamento das imagens de satélite e mapas pontuando áreas indígenas, áreas de conservação, assentamentos, fazendas e estradas, por exemplo, já se pode ter mais algumas pistas sobre os possíveis vetores do foco de calor registrado pelo satélite.

Satélite Noaa-12 | data: 2004/08/18Estado: ParáTotal imageado: 100% da áreaDa área imageada: 30% possíveis nuvensFocos de calor: 914Fonte: www.cptec.inpe.br/satelite/metsat/noaa/mosaico12/PA.HTM

Mapeamento de focos de calor

6.0 Referências Bibliográficas

http://pbrasil.wordpress.com/2009/06/02/satelites-dos-estados-unidos-ajudam-na-busca-pelo-airbus/

http://www.tecnodefesa.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=721:satelites-dos-estados-unidos-ajudam-na-busca-pelo-airbus&catid=35:noticias&Itemid=55

http://www.mundogeo.com.br/noticias-diarias.php?id_noticia=5294

http://pbrasil.wordpress.com/

http://ultimosegundo.ig.com.br/mundo/2008/05/27/novos_tremores_de_terra_deixam_chineses_assustados_1328507.html

http://www.naval.com.br/blog/?p=725

http://www.epamig.br/geosolos/MN_GEO/Satelite.pdf

http://pt.tech-faq.com/satellite-images.shtml&prev=hp

http://www.img.com.br/marketing/intersat/Conceitos_Imagens_Intersat.pdf

7.0 Conclusão

Neste trabalho pudemos ver a importância direta e Neste trabalho pudemos ver a importância direta e indireta doindireta do desenvolvimento da tecnologia espacial, desenvolvimento da tecnologia espacial, onde, por meio dos exemplos de aplicação, foi mostrado o onde, por meio dos exemplos de aplicação, foi mostrado o grande potencial das imagens de satélite no estudo e grande potencial das imagens de satélite no estudo e monitoramento dos ambientes terrestres. As informações monitoramento dos ambientes terrestres. As informações obtidas dessas imagens, dão subsídios a órgãos de obtidas dessas imagens, dão subsídios a órgãos de planejamento no uso sustentável dos ambientes urbanos e planejamento no uso sustentável dos ambientes urbanos e rurais. Além disso, a crescente disponibilidade gratuita rurais. Além disso, a crescente disponibilidade gratuita desses dados na internet facilita seu uso nas escolas e pela desses dados na internet facilita seu uso nas escolas e pela própria sociedade, contribuindo para a conscientização de própria sociedade, contribuindo para a conscientização de problemas da realidade local e regional e no exercício da problemas da realidade local e regional e no exercício da cidadania.cidadania.