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1 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 2 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 3 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Núcleo de Educação a Distância GRUPO PROMINAS DE EDUCAÇÃO Diagramação: Rhanya Vitória M. R. Cupertino PRESIDENTE: Valdir Valério, Diretor Executivo: Dr. Willian Ferreira. O Grupo Educacional Prominas é uma referência no cenário educacional e com ações voltadas para a formação de profissionais capazes de se destacar no mercado de trabalho. O Grupo Prominas investe em tecnologia, inovação e conhecimento. Tudo isso é responsável por fomentar a expansão e consolidar a responsabilidade de promover a aprendizagem. 4 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Prezado(a) Pós-Graduando(a), Seja muito bem-vindo(a) ao nosso Grupo Educacional! Inicialmente, gostaríamos de agradecê-lo(a) pela confiança em nós depositada. Temos a convicção absoluta que você não irá se decepcionar pela sua escolha, pois nos comprometemos a superar as suas expectativas. A educação deve ser sempre o pilar para consolidação de uma nação soberana, democrática, crítica, reflexiva, acolhedora e integra- dora. Além disso, a educação é a maneira mais nobre de promover a ascensão social e econômica da população de um país. Durante o seu curso de graduação você teve a oportunida- de de conhecer e estudar uma grande diversidade de conteúdos. Foi um momento de consolidação e amadurecimento de suas escolhas pessoais e profissionais. Agora, na Pós-Graduação, as expectativas e objetivos são outros. É o momento de você complementar a sua formação acadêmi- ca, se atualizar, incorporar novas competências e técnicas, desenvolver um novo perfil profissional, objetivando o aprimoramento para sua atu- ação no concorrido mercado do trabalho. E, certamente, será um passo importante para quem deseja ingressar como docente no ensino supe- rior e se qualificar ainda mais para o magistério nos demais níveis de ensino. E o propósito do nosso Grupo Educacional é ajudá-lo(a) nessa jornada! Conte conosco, pois nós acreditamos em seu potencial. Vamos juntos nessa maravilhosa viagem que é a construção de novos conhecimentos. Um abraço, Grupo Prominas - Educação e Tecnologia 5 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 6 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Olá, acadêmico(a) do ensino a distância do Grupo Prominas! É um prazer tê-lo em nossa instituição! Saiba que sua escolha é sinal de prestígio e consideração. Quero lhe parabenizar pela dispo- sição ao aprendizado e autodesenvolvimento. No ensino a distância é você quem administra o tempo de estudo. Por isso, ele exige perseve- rança, disciplina e organização. Este material, bem como as outras ferramentas do curso (como as aulas em vídeo, atividades, fóruns, etc.), foi projetado visando a sua preparação nessa jornada rumo ao sucesso profissional. Todo conteúdo foi elaborado para auxiliá-lo nessa tarefa, proporcionado um estudo de qualidade e com foco nas exigências do mercado de trabalho. Estude bastante e um grande abraço! Professora: Aline Carneiro Silverol 7 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S O texto abaixo das tags são informações de apoio para você ao longo dos seus estudos. Cada conteúdo é preprarado focando em téc- nicas de aprendizagem que contribuem no seu processo de busca pela conhecimento. Cada uma dessas tags, é focada especificadamente em partes importantes dos materiais aqui apresentados. Lembre-se que, cada in- formação obtida atráves do seu curso, será o ponto de partida rumo ao seu sucesso profisisional. 8 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S O sensoriamento remoto pode ser definido como um conjun- to de técnicas que tem por objetivo à obtenção de informação sobre objetos, sem que haja contato direto com eles, possibilitando um es- tudo preciso sobre a superfície terrestre. A coleta dos dados que são convertidos em imagens, números ou gráficos é realizada através de sistemas sensores, que podem ser terrestres, suborbitais e orbitais. Os produtos gerados por esta ferramenta são interpretados com base no comportamento da radiação eletromagnética, que ao interagir com os objetos, de acordo com os seus atributos físicos, químicos e bioló- gicos, geram comprimentos de onda característicos, permitindo a sua identificação. Assim, é possível realizar levantamentos diversos para avaliação ambiental, agrícola, para fins de georreferenciamento e ca- dastramento ambiental rural, além de outras investigações. Sensoriamento Remoto. Sistemas Sensores. Radiação Eletromagnética. Espectro Eletromagnético. Mapeamento. 9 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S CAPÍTULO 01 INTRODUÇÃO AO SENSORIAMENTO REMOTO Apresentação do Módulo ______________________________________ 11 13 32 17 Conceitos e História do Sensoriamento Remoto _________________ Classificação dos Sistemas Sensores ____________________________ A Radiação Eletromagnética ____________________________________ CAPÍTULO 02 SISTEMAS SENSORES Sistemas Sensores _____________________________________________ 31 27Recapitulando ________________________________________________ 24Interação entre a Atmosfera e a Energia Eletromagnética _______ 38Níveis de Aquisição de Dados Pelos Sistemas Sensores __________ Recapitulando _________________________________________________ 45 CAPÍTULO 03 COMPORTAMENTO ESPECTRAL, INTERPRETAÇÃO E APLICAÇÃO DO SENSORIAMENTO REMOTO Comportamento Espectral ____________________________________ 50 Comportamento Espectral da Atmosfera e sua Influência no Sen- soriamento Remoto ____________________________________________ 52 10 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Comportamento Espectral dos Solos e Elementos de Identificação 55 Comportamento Espectral da Vegetação e Elementos de Identi- ficação __________________________________________________________ 58 Comportamento Espectral da Água e Elementos de Identificação 61 Aplicações do Sensoriamento Remoto ___________________________ 62 Recapitulando __________________________________________________ 64 Fechando a Unidade ____________________________________________ 69 Glossário ________________________________________________________ 72 Referências _____________________________________________________ 73 11 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Nos dias atuais, falar sobre sistemas sensores parece tão co- mum quanto falar sobre mapas e cartas topográficas. Com a difusão das tecnologias móveis, qualquer pessoa tem acesso aos produtos oriundos de sistemas sensores, como radares e, mais especificamente, satélites. Esses sensores fazem parte da nossa vida, através da veiculação das notícias, da internet, da telefonia e também pelo fornecimento de ima- gens em diversas escalas temporais. O sensoriamento remoto consiste em um conjunto de ferra- mentas que tem como objetivo à obtenção de informação sobre objetos, sem que haja contato direto com eles, possibilitando um estudo preciso sobre a superfície terrestre. Nesse sentido, o sensoriamento remoto nos possibilita a obtenção de dados das mais diversas naturezas, como a previsão do tempo e do clima, o monitoramento dos impactos ambien- tais, o planejamento do uso e da ocupação do solo, manejo agrícola, vigilância de fronteiras e dividas, entre outros. Os sistemas sensores são os responsáveis pela coleta de da- dos relativos aos objetos ou alvos presentes na superfície da Terra, a partir da captura das informações referentes à interação da radiação eletromagnética com os objetos. Durante essa interação, os alvos ge- ram respostas, chamadas de assinaturas espectrais, quesão púnicas para cada situação a ser observada, como cores, tonalidades, conteúdo de água na planta ou no solo, entre outros. Essas informações possibili- tam identificar ou mensura do que se trata aquele objeto ou aquela área de maneira remota e indireta, contribuindo para muitos estudos. Nesse contexto, no capítulo 1, você vai aprender sobre a radia- ção solar, os tipos de radiação eletromagnética e o espectro eletromag- nético, e de que formas as interações acontecem de maneira a gerar uma assinatura espectral, permitindo a identificação de um objeto ou de uma área de interesse. No capítulo 2, você irá conhecer os sistemas sensores e al- gumas de suas propriedades, além de suas classificações e os níveis de aquisição de dados, que são o terrestre, o suborbital e o orbital. A compreensão e o conhecimento dessas propriedades podem contribuir na escolha do produto para um determinado levantamento a partir do sensor que ele foi obtido, otimizando tempo e recursos financeiros. Já no capitulo 3, você vai aprender sobre o comportamento espectral dos diversos objetos que estão presentes na superfície terres- tre, bem como alguns elementos que podem contribuir no processo de identificação. Além disso, será discutida a aplicação do sensoriamento remoto, de modo que você note como esta ferramenta é versátil, po- dendo ser usada em muitas áreas e contextos, contribuindo de forma 12 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S assertiva em levantamentos, investigações e na tomada decisão. 13 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S CONCEITOS E HISTÓRIA DO SENSORIAMENTO REMOTO O sensoriamento remoto consiste em um processo que envolve a captura de informação sobre um objeto, mas sem contato direto com ele. Para que esta operação seja possível, são usados sensores remotos que podem ser terrestres, transportados a bordo de satélites ou de aviões. O surgimento do sensoriamento remoto está relacionado à ori- gem da fotografia aérea, sendo estas consideradas os primeiros produ- tos do sensoriamento remoto. A história do sensoriamento remoto pode ser dividida em dois períodos: de 1860 a 1960; e de 1960 até os dias de hoje (Conceição e Costa, 2013). Por exemplo, os cientistas Louis-Jacques-Mandé Daguerre e INTRODUÇÃO AO SENSORIAMENTO REMOTO SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 13 14 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Joseph Nicéphore Niépce, no final do século XVIII, já utilizavam as foto- grafias aéreas para a realização de levantamentos topográficos, sendo estes considerados os primeiros da história da Topografia. Em 1849, o Coronel Aimé Laussedat, que era engenheiro do exército francês, utilizou um sistema fotográfico desenvolvido por Daguerre acoplado em um balão com o objetivo de obter fotos para um mapeamento topográfico. Devido a este fato, Laussedat passou a ser considerado um dos primeiros indivíduos a utilizar fotografias com o intuito de elaborar ma- pas, sendo considerado o pai da Fotogrametria (Conceição e Costa, 2013). A Fotogrametria pode ser definida como a ciência que es- tuda a técnica e a arte de extrair de fotografias aéreas a forma, as dimensões, a posição e as medidas dos objetos fotografados por meios aéreos e terrestres. As informações obtidas através das fo- tografias podem ser utilizadas em diversas áreas do conhecimen- to, como a Cartografia, a Astronomia, a Meteorologia, a Agronomia, entre outros levantamentos. Com a invenção do avião e com aperfeiçoamento das câmeras fotográficas e filmes, houve um grande incremento no levantamento das mais diversas informações da superfície terrestre, já que essas tecnolo- gias permitiram a obtenção dos dados com condições mais controladas e com maior cobertura das áreas. Mesmo após o voo dos primeiros aviões e protótipos a partir de 1906, as câmeras fotográficas que já existiam não foram acopladas de imediato a essas aeronaves, já que exigia uma série de adaptações e estudos que viabilizassem o encaixe, mas também como as imagens seriam obtidas. Somente em 1909, com os ir- mãos Wright, que as adaptações necessárias foram feitas para que as primeiras fotografias aéreas ocorressem a partir de um avião. Para que as aeronaves pudessem ser utilizadas na obtenção de fotografias aéreas calibradas, foram necessários muitos anos de adapta- 15 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S ções, preparação e homologação do sistema para esta finalidade. O primeiro registro de fotografia aérea obtida por um avião com a finalidade de mapeamento foi em 1913. A fotografia aérea ganhou grande relevância a partir da Primeira Guerra Mundial, onde essa me- todologia de obtenção de imagens foi muito utilizada com o objetivo de conhecer o território inimigo. Entre 1860 a 1960, as fotografias áreas tinham por objetivo principal auxiliar nos conflitos, e, neste contexto, foi desenvolvido o filme infravermelho, que permitia a detecção da camuflagem. As fotografias aéreas coloridas surgiram a partir de 1930, além do avanço nos estudos de filmes sensíveis a radiação infravermelha. Em 1956, as fotografias aé- reas já eram utilizadas também para o mapeamento de formações vege- tacionais nos Estados Unidos. No Brasil, as primeiras fotografias aéreas foram feitas em 1958, na região do Vale do Rio Paraíba com o objetivo de levantamento de recursos hídricos (Conceição e Costa, 2013). A partir da década de 1960, com o desenvolvimento das imagens obtidas por sensores orbitais, as informações coletadas facilitaram uma de suas primeiras utilizações, que eram de espionagem e bélica, sendo também beneficiadas as áreas de meteorologia e de recursos naturais. A origem do sensoriamento remoto está relacionada ao desen- volvimento da fotografia aérea e da pesquisa espacial. Mas, o termo sensoriamento remoto surgiu a partir de 1960, e apresentava-se como um modo de adquirir informação sem o contato direto com os objetos. Desde então, o sensoriamento remoto tem exigido uma tecnologia cada vez mais avançada, tanto em sensores quanto em softwares, como também conhecimentos específicos para a interpretação de suas infor- mações (Conceição e Costa, 2013). Desta forma, podemos dizer que o campo do conhecimento do sensoriamento remoto unifica duas grandes áreas, a física e a cartogra- fia, que são imprescindíveis para entender o processo de aquisição das informações, bem como a sua interpretação. Portanto, o principal objetivo do sensoriamento remoto é possi- bilitar o estudo do ambiente terrestre através dos registros das imagens captadas pelos sensores. As imagens, ao serem captadas, são proces- sadas e analisadas por softwares, que permitem a interpretação dos diferentes objetos terrestres. A análise realizada pelos softwares é possível devido à compa- ração das diferentes intensidades de radiação eletromagnética que são absorvidas e/ou refletidas devido à composição química e os elementos presentes nos objetos. O sensoriamento remoto, portanto, consiste em uma tecnolo- gia que possibilita a obtenção de imagens e outros tipos de dados da 16 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S superfície terrestre através da captação e registro da energia refletida ou emitida pelos objetos terrestres (Conceição e Costa, 2013). O registro da energia refletida ou emitida pelos objetos terrestres é feito por sensores orbitais e terrestres, que captam à distância, isto é, de forma indireta, as informações que podem ser registradas desses objetos. Quanto menor for a distância que o sensor estiver da superfície terrestre, maior será a interferência da atmosfera. Isso impede que a energia solar reflita a luz e a emita de volta ao sensor, não a captan- do de maneira adequada (Conceição e Costa, 2013). Os sensores são classificados de acordo com o seu produto final, sendo nomeadosde imageadores e não imageadores. Os imageadores são os sensores que apresentam, como pro- duto final, uma imagem da superfície ou a variação espacial da resposta espectral (espectro eletromagnético) da superfície imageada. O espectro eletromagnético pode ser definido como um intervalo completo da radiação eletromagnética, que contém as ondas de rádio, as micro-ondas, o infravermelho, a luz visível, os raios ultravioletas, os raios X, e por último, a radiação gama. A luz visível é constituída por ondas eletromagnéticas, que apresentam diferenças na frequência e no comprimento de onda. Os sensores imageadores, de acordo com o processo que uti- lizam para a formação da imagem, são classificados em (Conceição e Costa, 2013): • Sistemas fotográficos, onde as câmeras fotográficas focalizam a energia proveniente do alvo sobre o detector, que é o filme fotográfico. • Sistemas de imageamento eletro-ópticos, onde os dados são registrados na forma de sinal elétrico, o que possibilita transmissões a distância. Os componentes ópticos do sistema focalizam a energia pro- veniente da superfície sobre um detector, produzindo um sinal elétrico, que é transformado em valores numéricos e armazenado em formato digital (Conceição e Costa, 2013). Os sensores não imageadores são aqueles que não fornecem uma imagem da superfície observada, mas, sim, informações em forma de número ou gráficos, que podem ser utilizadas para inferir sobre o comporta- mento espectral de uma superfície. A coleta por sensores não imageadores ocorre por meio de aparelhos acoplados a plataformas manuais, em tripés 17 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S ou em torres, como os espectrorradiômetros (Conceição e Costa, 2013). A espectrorradiometria é uma das técnicas de sensoriamen- to remoto que avalia a quantidade de energia radiante, que pode ser originada de fontes naturais ou de fontes artificiais, além da interação dessa energia com os alvos de interesse (Conceição e Costa, 2013). Podemos observar que a técnica de sensoriamento remoto obtém as imagens ou os dados passíveis de interpretação dos objetos situados na superfície terrestre a partir da quantidade e da qualidade da energia eletro- magnética refletida e emitida por esses objetos. Essa energia é resultante das interações entre a energia eletromagnética e os objetos, que, por sua vez, são determinadas pelas propriedades físicas, químicas e biológicas. Desta forma, a energia eletromagnética refletida e emitida pe- los objetos terrestres é a base de dados para todo o processo que per- mite a identificação desses objetos. É a partir da quantificação da ener- gia espectral refletida e/ou emitida por eles que é possível avaliar suas principais características, e, assim, reconhecê-los. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA O Sensoriamento Remoto consiste em um conjunto de ativi- dades que permitem a obtenção de informações dos objetos que com- põem a superfície terrestre sem o contato direto com eles. Estas atividades envolvem a detecção do alvo ou objeto de interesse; a aquisição dos dados por meio do registro da energia ele- tromagnética pelos sensores; e a análise, que é o momento em que as interpretações das informações obtidas por meio da energia eletromag- nética emitida ou refletida pelos objetos terrestres são realizadas. A energia eletromagnética utilizada na obtenção dos dados por sensoriamento remoto é também denominada de radiação eletromagnética. A energia eletromagnética pode ser definida como uma energia que se mo- vimenta por meio de ondas magnéticas, na velocidade da luz (300.000km/ segundo) e não precisa de um meio material para se propagar. O Sol e a Terra são as duas principais fontes naturais de energia eletromagnética utilizadas no sensoriamento remoto da superfície terrestre (Moraes, 2002). Para que possamos utilizar os recursos oferecidos pela meto- 18 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S dologia de sensoriamento remoto, é importante compreendermos todo o processo, desde a aquisição até a interpretação. A Radiação Solar A radiação solar é a fonte de energia para todos os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem na superfície terrestre. Além de ser uma fonte de energia para os seres vivos, é a principal fonte de energia para a maioria dos sistemas sensores (Moreira, 2008). O Sol é o responsável pela radiação solar, e é considerado uma estrela de quinta grandeza, constituída por uma massa gasosa contendo hidrogênio e hélio. A grande massa do Sol, associada às al- tas temperaturas, exercem uma grande pressão interna, promovendo reações nucleares. Essas reações transformam o hidrogênio em hélio, através da fusão dos núcleos de hidrogênio em núcleos de hélio. A per- da de massa dos núcleos de hidrogênio é compensada pela emissão de energia, sendo denominada de radiação. A quantidade de radiação liberada no processo reações nu- cleares que ocorrem no interior do Sol é surreal! Para você ter uma ideia, a cada segundo, 657 milhões de toneladas de hidrogênio são transformadas em 653 milhões de toneladas de hélio. A diferença de 4 milhões de toneladas de massa de hidrogênio que foram transfor- madas em hélio é que é convertida em radiação (Moreira, 2008). Quando ocorre a absorção de energia do meio por um elétron, ele salta de um nível de energia mais próximo do núcleo para um nível mais afastado, tornando-se um átomo instável e carregado negativa- mente. Para que o elétron retome a sua estabilidade, é necessário que ele transfira a energia para os outros átomos e também para o meio, o que é explicado pela teoria ondulatória (Moreira, 2008). A Teoria Ondulatória, as Propriedades das Ondas e as Ondas Ele- tromagnéticas Para a compreensão de como a radiação eletromagnética é 19 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S captada, gerando imagens e/ou dados passíveis de interpretação dos objetos presentes na superfície terrestre, é importante entender sobre as características das ondas, seus tipos e propriedades, bem como a teoria ondulatória. As ondas são definidas como perturbações periódicas ou osci- lações de partículas ou do espaço, através das quais as formas de ener- gia se propagam a partir de suas fontes. Desta maneira, todos os movi- mentos ondulatórios em um meio resultam de oscilações de partículas individuais em torno de suas posições de equilíbrio (Moreira, 2008). Os movimentos ondulatórios resultam de oscilações de partículas individuais em torno de suas posições de equilíbrio, ou seja, o movimento provocado por uma perturbação qualquer não é um deslocamento do meio em si mesmo. Neste sentido, uma onda não propaga a matéria, mas, sim, a energia, através da oscilação de cada partícula do meio apenas em torno de sua posição de equi- líbrio, que é transferida através de átomos e moléculas da matéria. Um exemplo desse fenômeno são as "olas" em estádios de fute- bol: há o movimento oscilatório, mas as pessoas continuam nos mesmos lugares (Moreira, 2008). As ondas, de modo geral, necessitam de um meio material para se propagarem, exceto as ondas eletromagnéticas, que se propa- gam no vácuo. Ainda, a onda apresenta algumas características como a frequência e o comprimento. A frequência refere-se ao número de vezes que uma onda pas- sa por um ponto do espaço em um determinado intervalo de tempo. Isto é representado pelo número de oscilações da onda por unidade de tempo em relação a um ponto, sendo expressa em ciclos por segundo ou Hertz (Moreira, 2008). O comprimento de onda representa a distância entre dois pon- tos semelhantes de onda, dado em metros, e são classificadas de acor- do com a sua forma, posição e sentido de propagação (Moreira, 2008). A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é di- retamente proporcional à sua frequência e ao comprimento de onda, sendo expressa por (Moraes, 2002) (Figura 1): C = E . λ Onde: 20 SEN SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S c = velocidade da luz (m/s) E = freqüência (ciclo/s ou Hz) λ = comprimento de onda (m) Figura 1: Onda eletromagnética Fonte: Moreira, 2008. Neste sentido, as ondas podem ser categorizadas em ondas senoidais, ondas transversais e ondas longitudinais. As ondas senoidais são aquelas que oscilam regularmente com uma única frequência e em um mesmo comprimento de onda. As ondas transversais são aquelas em que os picos e os vales (ou cristas e depressões) formam ângulos retos com a direção do movimento. Por fim, as ondas longitudinais, que são estimuladas pelo movimento de partículas cuja vibração ocorre na mesma direção em que a onda se propaga (Moreira, 2008). As ondas apresentam algumas propriedades importantes. Dentre elas, podemos citar (Moreira, 2008): • Quando duas ou mais ondas de mesma frequência são so- brepostas, elas passam a formar uma única onda, resultante da soma simples dos deslocamentos das ondas componentes. • As ondas que oscilam em fases diferentes, não se sobrepõem e ainda se cancelam, gerando a interferência. • As ondas podem ser refletidas quando encontram obstáculos, e se percorrerem a trajetória original da onda incidente, elas podem ser sobrepor. • A velocidade de uma onda depende da natureza do meio de propagação. • Na mudança de um meio de propagação para outro, a onda sofre uma mudança na velocidade, resultando em uma alteração da direção do movimento, ou seja, o fenômeno da difração. 21 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Assim, quando uma onda encontra uma superfície de separa- ção de dois meios de natureza distinta, ela se refrata e se reflete. Isto é, a perturbação propagada pela onda incidente transmite-se ao segundo meio (onda refratada). Ao mesmo tempo surge, no primeiro meio, uma nova onda que se propaga em sentido oposto (reflexão). Desta forma, parte da onda incidente é refletida, e as direções das ondas refratadas e refletidas são diferentes da direção da onda in- cidente e diferentes entre si (Moreira, 2008). As ondas eletromagnéticas, que são as ondas que nos interes- sam para o estudo do sensoriamento remoto, são do tipo transversal e não precisam de um meio para se propagarem, ou seja, propagam-se até no vácuo. As ondas são chamadas de eletromagnéticas em função do campo magnético e elétricos que elas apresentam, e que surgem em função das perturbações das cargas elétricas, que, por conseguinte, geram uma onda eletromagnética. Para entender melhor o princípio responsável pela forma- ção das ondas eletromagnéticas, acesse este vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=YsLDejmD4OM As radiações eletromagnéticas recebem diversas denomina- ções de acordo com a sua frequência e o seu comprimento de onda, conforme as definições abaixo (Moraes, 2002; Moreira, 2008): • A radiação gama refere-se à radiação que é emitida por ma- teriais radioativos e pelo Sol, apresentando alta frequência, que amplia a sua capacidade de penetração, e alta energia. Uma das aplicações da radiação gama é na medicina, em equipamentos para radioterapia. • Os raios X consistem em radiações que apresentam frequên- cias de onda acima da radiação ultravioleta, e tem sua origem associada ao interior da eletrosfera do átomo, por rearranjos eletrônicos. Os raios X são bastante utilizados na medicina para a obtenção de radiografias e nos estudos relacionados à Cristalografia. 22 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Para compreender o funcionamento de um aparelho de Raios X, acesse este site https://bit.ly/2LRvCGq e leia um artigo sobre o assunto! • A radiação Ultravioleta (UV) corresponde às radiações que são produzidas durante as reações nucleares que ocorrem no interior do Sol. A radiação UV está na faixa espectral de 0,003 μm até 0,38μm, e pode ser dividia em três bandas (Moreira, 2008): o UV próximo (0,3 a 0,38 μm); o UV distante (0,2 a 0,3 μm) e o UV máximo (0,1 a 0,2 μm). • A Radiação Visível (LUZ) consiste no conjunto de radiações eletromagnéticas compreendidas entre os comprimentos de ondas de 0,39 μm a 0,70 μm. As radiações contidas nesta faixa de comprimento de onda, ao incidirem no sistema visual humano, são capazes de pro- vocar uma sensação de cor no cérebro (Moreira, 2008). Quando a luz branca se decompõe, o que se tem, na ver- dade, é uma cor com diversas radiações eletromagnéticas, com comprimentos de onda diferentes, ou seja, diferentes frequências, que resultam em cores distintas. Na tabela a seguir, é possível visualizar as cores que compõem e luz branca e suas respectivas faixas no espectro eletromagnético (Ta- bela 1). 23 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Quadro 1: A decomposição da luz branca, as cores e as faixas espectrais Fonte: Moraes, 2002. • A Radiação Infravermelha (IV) refere-se às radiações eletro- magnéticas em que os comprimentos de onda variam de 0,7 a 1000 μm, e são divididas em três faixas espectrais: IV próximo (0,7 a 1.1 μm); IV médio (1,1 a 3,0 μm); e IV distante (3,0 a 1000 μm) (Moreira, 2008). • A radiação Micro-ondas consistem em radiações eletromag- néticas que se estendem pela região do espectro de 1000 μm a aproxi- madamente 1 x 10-6 μm (1 metro). • As Ondas de Rádio referem-se às radiações com frequências menores que 300 MHz , ou seja, apresentam um comprimento de onda maior que 1 metro. As ondas de rádio são muito utilizadas nas teleco- municações. O conjunto de todas estas radiações, de forma ordenada, de acordo com o comprimento de onda e a frequência, é chamado de es- pectro eletromagnético (Figura 2). Figura 2: Espectro eletromagnético. Fonte: Moraes, 2002. 24 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Para analisar o espectro magnético e associá-lo ao concei- to de onda eletromagnética, acesse este vídeo: https://www.youtu- be.com/watch?v=28JVQrLCFtM O espectro eletromagnético pode apresentar denominações di- ferenciadas de acordo com alguma propriedade especial que ele possa apresentar (Moraes, 2002): O espectro óptico consiste na região do espectro eletromag- nético onde estão as energias que podem ser coletadas por sistemas ópticos, como a ultravioleta, o visível e o infravermelho. O espectro solar refere-se à região do espectro que comporta os tipos de energia emitidos pelo Sol. Cerca de 99% da energia solar que atinge a Terra encontra-se na faixa de 0,28 a 4 μm (Moraes, 2002). O espectro visível, ou a luz, consiste no conjunto das energias eletromagnéticas que são percebidas pela visão humana. O espectro termal corresponde ao conjunto das energias ele- tromagnéticas emitidas pelos objetos terrestres, estando nos intervalos espectrais entre o infravermelho médio e distante. Ao consideramos o Sol como uma fonte de energia eletromag- nética, os sensores detectam, portanto, a energia do sol refletida pelos objetos presentes na superfície da Terra. Desta forma, podemos dizer que o sensoriamento remoto ocorre na faixa do espectro solar. Mas, quando a Terra atua como fonte de energia eletromagnética, da mesma maneira que ocorre com a energia refletida pelo Sol, os sensores tam- bém detectam a energia emitida pelos corpos terrestres. Neste caso, o sensoriamento remoto ocorre na faixa do espectro termal. Além disso, a energia eletromagnética também interage com a atmosfera, o que promove uma mudança na trajetória da energia, como também uma atenuação. A compreensão desde fenômeno também é importante, pois ele afeta a quantidade de energia, a absorção pelos objetos terrestres e sua identificação pelos sensores. INTERAÇÃO ENTRE A ATMOSFERA E A ENERGIA ELETROMAG- NÉTICA A energia eletromagnética, ao atravessar atmosfera terrestre, pode ser absorvida, refletida e espalhada. Esses fenômenos ocorrem 25 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S devidoà presença dos gases atmosféricos, que possuem diferentes ca- pacidades de absorção em relação ao comprimento de onda da energia solar incidente no sistema terra-atmosfera e da energia emitida pela superfície terrestre (Moraes, 2002). Ainda, existem regiões do espectro eletromagnético em que a atmosfera absorve muita energia incidente proveniente do topo da atmosfera, sobrando pouca energia para atingir a superfície terrestre. A interação da energia com a atmosfera pode ser comparada com uma cortina que age como um filtro que, dependendo de seu tecido, cujo papel é desempenhado pelos gases atmosféricos, atenuam ou impedem a passagem da radiação eletromagnética. Os principais gases absorvedores da radiação eletromagnética são vapor d’água (H2O), oxigênio (O2), ozô- nio (O3) e o gás carbônico (CO2), seguido de gases como o CO (monóxido de carbono), CH4 (metano), NO e N2O, que ocorrem em menores quanti- dades e também possuem espectros de absorção (Moraes, 2002). Aproximadamente 70% da energia solar estão concentradas na faixa do espectro eletromagnético entre 0,3 e 0,7 μm. Nessa faixa espec- tral, a atmosfera absorve pouquíssimo, e, com isso, grande parte da ener- gia solar atinge a superfície terrestre. Além disso, há também regiões no espectro eletromagnético onde a atmosfera se comporta como um objeto opaco, absorvendo toda a energia eletromagnética (Moraes, 2002). Por exemplo, na região do ultravioleta e do visível, o ozô- nio absorve quase toda a energia eletromagnética, protegendo a superfície terrestre e toda a vida aqui presente, animal e vegetal, dos raios ultravioletas. Já na região do infravermelho, os princi- pais gases absorvedores são o vapor d’água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2), responsáveis pela manutenção do efeito estufa, fe- nômeno essencial para o desenvolvimento da vida na Terra. Ainda, existem regiões do espectro eletromagnético em que a atmosfera quase não afeta a energia eletromagnética, isto é, a atmos- fera se comporta como um objeto transparente, sendo essas regiões denominadas de janelas atmosféricas. São nessas regiões que são ins- talados os detectores de energia eletromagnética, e, portanto, onde é feito o sensoriamento remoto dos objetos terrestres (Moraes, 2002). É importante salientar que essas constatações foram realizadas com a atmosfera limpa, pois tanto as nuvens como os poluentes inter- 26 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S ferem no comportamento da energia eletromagnética, absorvendo uma parte dela. Desse modo, as interações da energia eletromagnética com os elementos da atmosfera influenciam na caracterização da energia so- lar e terrestre disponíveis para sensoriamento remoto dos objetos presen- tes na superfície terrestre. Isso ocorre, pois a energia eletromagnética, ao atingir a atmosfera sofre um espalhamento, onde parte da energia espa- lhada retorna para o espaço, interferindo na energia refletida ou emitida pela superfície e que é detectada pelos sensores orbitais (Moraes, 2002). 27 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO 1 Ano: 2012 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: Técnico de Perfuração e Poços Júnior Nível: Médio A luz visível é apenas uma pequena parte do espectro da radiação eletromagnética. Observe as afirmativas a seguir concernentes às radiações eletro- magnéticas. I – O calor proveniente do sol é resultado da radiação infraverme- lha, que é invisível. II – A radiação emitida por uma lâmpada incandescente acesa apre- senta um espectro aproximadamente igual ao de um corpo negro. III – As estrelas que vemos no céu na cor branca emitem um espec- tro contínuo de radiação cobrindo toda a faixa do visível. IV – De acordo com a relação de Planck, quanto maior o comprimen- to de onda de uma radiação eletromagnética, mais energética ela é. São corretas APENAS as afirmativas: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e IV. e) III e IV. QUESTÃO 2 Ano: 2015 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: Técnico de Química Júnior Nível: Médio Os raios gama podem ser entendidos como radiação eletromagné- tica de frequência mais alta que a dos raios X. A radiação gama: a) Origina-se no decaimento de elétrons em camadas mais internas dos átomos. b) Origina-se em decaimentos radioativos no interior dos núcleos dos átomos. c) Possui menos energia que os raios X. d) É menos penetrante que os raios X. e) É uma radiação não ionizante. QUESTÃO 3 Ano: 2011 Banca: CEPERJ Órgão: SEDUC-RJ Prova: Professor – Física Nível: Superior 28 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Observe a figura acima, que mostra uma ampla faixa do espec- tro eletromagnético. Sabendo-se que a velocidade de propagação de uma radiação eletromagnética, no ar, é aproximadamente 3.105 km/s, uma onda eletromagnética de comprimento de onda 10-7 m encontra-se na faixa de: a) Ondas de rádio. b) Micro-ondas. c) Luz visível. d) Raios X. e) Raios ϒ. QUESTÃO 4 Ano: 2011 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: Técnico de Operação Júnior Nível: Superior A radiação eletromagnética é um fenômeno ondulatório no qual um campo elétrico e outro magnético oscilam periodicamente enquan- to a onda se propaga num determinado meio. A velocidade de pro- pagação das ondas eletromagnéticas no vácuo, é c 3,0 x 108 m/s. Qual das opções abaixo descreve as características físicas de uma onda eletromagnética? a) Necessita de um meio material para se propagar. É uma onda do tipo transversal, ou seja, os campos elétrico e magnético oscilam perpendi- culares à direção de propagação. b) Necessita de um meio material para se propagar. É uma onda do tipo longitudinal, ou seja, os campos elétrico e magnético oscilam na mesma direção da propagação. c) Não necessita de um meio material para se propagar. É uma onda do tipo transversal, ou seja, os campos elétrico e magnético oscilam perpendiculares à direção de propagação. d) Não necessita de um meio material para se propagar. É uma onda do tipo transversal, ou seja, os campos elétrico e magnético oscilam na mesma direção da propagação. e) Não necessita de um meio material para se propagar. É uma onda do tipo longitudinal, ou seja, os campos elétrico e magnético oscilam na mesma direção da propagação. 29 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S QUESTÃO 5 Ano: 2017 Banca: FUNDEP (Gestão de Concursos) Órgão: UFVJM- -MG Prova: Técnico em Mecânica O nome radiação penetrante se originou da propriedade que cer- tas formas de energia radiante possuem de atravessar materiais opacos à luz visível. Essa radiação se distingue da luz visível por possuir um comprimento de onda extremamente curto, o que lhe dá a capacidade de atravessar materiais que absorvem ou refletem a luz visível. Quais são os dois tipos de radiação eletromagnética utilizados na radiografia industrial? a) Ultravioleta e infravermelho. b) Micro-ondas e ondas de rádio. c) Raios gama e raios X. d) Raios alfa e raios beta. e) Micro-ondas e infravermelho. QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE O sensoriamento remoto é uma importante ferramenta para muitas áreas do conhecimento que utilizem as geotecnologias ou, ainda, que neces- sitem de um maior conhecimento sobre a superfície terrestre. Baseado nesta informação, defina o sensoriamento remoto e destaque as suas peculiaridades que contribuem para o estudo da superfície terrestre. TREINO INÉDITO Sobre o conceito de sensoriamento remoto, marque a alternativa correta: a) Consiste em uma técnica que tem por objetivo coletar informações sobre objetos por meio de dados adquiridos por sensores que possuam algum tipo de contato físico com os objetos na superfície terrestre. b) Consiste em uma técnica para obter informações sobre um objetivo, área ou fenômeno por meio da análise de dados coletados por um sen- sor que acessa o objeto de maneira indireta. c) Consiste em um conjunto de técnicas que sãoaplicadas tanto em terrenos quanto em fenômenos, e apresenta como objetivo o reconhe- cimento, a avaliação e o estabelecimento de parâmetros para cartas, croquis e plantas. d) Consiste em um conjunto de técnicas científicas e artísticas que con- tribuem na elaboração de mapas a partir dos resultados de observações diretas ou da pesquisa em documentos antigos. e) Consiste em um conjunto de metodologias que utilizam sensores de contato direto com o objeto na superfície da Terra, de modo a coletar os dados que são transformados em planilhas numéricas e gráficos, sem 30 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S a geração de imagem. NA MÍDIA PROSPECÇÃO POR IMAGENS REMOTAS PODE FACILITAR MINE- RAÇÃO DE OURO Pesquisadores do Instituto de Geociências da Unicamp, em parceria com o Serviço Geológico do Brasil (CPRM), desenvolveram um estudo que poderá agregar maior eficiência à prospecção mineral do ouro. O objetivo era explorar o sensoriamento remoto hiperespectral, ou seja, a aplicação de sensores de alta resolução espectral para a obtenção remota de informações detalhadas de um objeto na superfície terrestre. A técnica pode fornecer dados valiosos para a prospecção de alguns tipos de depósitos de ouro, elemento cuja aplicação é essencial em áreas como medicina, construção de satélites e até mesmo fotografia. Fonte: Inovação Tecnológica Data: 22 maio. 2019. Leia a notícia na íntegra: https://www.inovacaotecnologica.com.br/no- ticias/noticia.php?artigo=prospeccao-imagens-remotas-facilitar-minera- cao-ouro&id=010175190522#.Xsrs1BpKjIU NA PRÁTICA A partir do entendimento da radiação eletromagnética, bem como o co- nhecimento sobre as radiações e os comprimentos de onda, podemos perceber a importância de determinados elementos presentes na natu- reza, que atuam de maneira conjunta a essas radiações, possibilitando o desenvolvimento da vida na Terra. Graças à radiação solar e à ação absorvedora dos gases presentes na atmosfera, é possível a existência do efeito estufa, que mantem a temperatura da Terra em taxas que possibilitam a manutenção da vida. Entretanto, a ação do homem tem aumentado a concentração desses gases na atmosfera, o que tem provocado um aumento da temperatura global, ocasionando diversas consequências ambientais. Além disso, há também o ozônio, que absorve toda a radiação ultravio- leta, que é extremamente perigosa à vida. PARA SABER MAIS Vídeo sobre o assunto: Sensoriamento Remoto: princípios e aplicações (2019) Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=hPuWMFt66oA>. Vídeo sobre o assunto: Sensoriamento Remoto: drone minuto (2017) Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=lBmuFwF8yv0>. 31 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S SISTEMAS SENSORES Os sensores podem ser definidos como os dispositivos capa- zes de detectar e registrar a radiação eletromagnética em determina- da faixa do espectro eletromagnético, além de gerar informações que possam ser transformadas em produto passível de interpretação, como uma imagem, um gráfico ou em tabelas (Moreira, 2008). Os sistemas sensores são compostos por (Moraes, 2002; Mo- reira, 2008): • Coletor, que pode ser um conjunto de lentes, espelhos ou ante- nas, que concentra o fluxo de energia proveniente da amostra no detetor. • Filtro, que é um componente responsável pela seleção da SISTEMAS SENSORES SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 31 32 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S faixa espectral da energia a ser medida. • Sistema de registro, responsável pela detecção, que pode ser um filme ou outros dispositivos. • Processador, que amplifica o sinal gerado pelo detetor e digi- taliza o sinal elétrico produzido pelo detector. • Unidade de saída, que registra os sinais elétricos captados pelo detector para a posterior extração de informações. Os sensores remotos são dispositivos capazes de detectar a energia eletromagnética em determinadas faixas do espectro eletromag- nético de objetos na superfície terrestre, transformando-as em um sinal elétrico e registrando-as de modo que possa ser armazenado ou transmi- tido em tempo real para posteriormente ser convertido em informações. Os sensores podem ser classificados quanto à fonte de radia- ção, princípios de funcionamento e tipos de produto. Além disso, os sistemas sensores também podem ser categorizados para a coleta de dados espectrais em nível terrestre, nível suborbital e nível orbital. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS SENSORES Os sistemas sensores são classificados quanto à fonte de ra- diação, ao princípio de funcionamento e ao tipo de produto. Com relação à fonte de radiação, os sensores podem ser pas- sivos e ativos. Os sensores passivos são aqueles que dependem de uma radiação externa, ou seja, não possuem radiação própria. A fonte externa emite a radiação, que ao interagir com os alvos, parte dela é refletida, atingindo o detetor do sistema sensor que esteja sobre a área irradiada. Como exemplo de sensores passivos, temos o SPECTRON- -SE590, o Mapeador Temático (TM) do Landsat, o Haut Resolution Visi- ble (HRV) do SPOT, entre outros (Moreira, 2008). Para conhecer uma aplicação prática dos sensores passi- vos, leia o artigo “Avaliação da variação espectral do cerrado por sensor remoto passivo”, que está disponível neste link: https://bit. ly/3dbAmCU Os sensores ativos são aqueles que não dependem de uma fonte externa de radiação, pois ele emite um fluxo de radiação em determinada 33 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S faixa espectral, interagindo com os objetos da superfície terrestre, por meio da captação do fluxo refletido. Como exemplo de sensores ativos, pode- mos citar os radares, o laser, os radiômetros de micro-ondas e câmaras fotográficas que utilizam como fonte de radiação o "flash" (Moreira, 2008). Para conhecer uma aplicação prática dos sensores ativos, leia o artigo “Características agronômicas associadas com índices de vegetação medidos por sensores ativos de dossel na cultura da soja”, que está disponível neste link: https://www.redalyc.org/ pdf/4457/445744120005.pdf Outra forma de classificação dos sensores passivos e ativos está relacionada ao princípio de funcionamento, que pode ser de varre- dura ou scanning; e de não-varredura ou non-scanning. Os sistemas sensores de não-varredura registram a radiação refletida por um alvo ou objeto da superfície terrestre em sua totalidade e ao mesmo tempo. Devido a essa característica, também são denomi- nados de sensores de quadro ou framing systems (Moreira, 2008). Os dados coletados por sensores de não-varredura podem resultar em dois produtos: imagem, que é representado pelos sistemas fotográficos; e não-imagem, que é realizado pelos radiômetros, que não formam ima- gens, mas geram dados gráficos e/ou numéricos. Já os sistemas sensores de varredura registram a imagem a partir da aquisição, em sequência, de imagens elementares do terreno ou elementos de resolução, também denominados de pixel. Como exemplo de sistemas sensores de varredura, temos os sensores eletro-óptico-me- cânicos, as câmeras CCD, os radares, entre outros (Moreira, 2008). Na literatura podem ser encontradas outras maneiras de classificar os sistemas sensores, por exemplo, sua classificação em imageadores e não-imageadores, que considera a fonte de ra- diação, isto é, passivos e ativos. No caso dos sistemas não-ima- geadores, podemos citar os radiômetros; e para os imageadores, os sistemas fotográficos, sensores de varredura eletro-óptico-me- 34 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S cânicos, os radares de visada lateral, entre outros (Moreira, 2008). A classificação por tipo de produto obtido por um sistema sen- sor os categoriza em sistemas fotográficos e sistemas não fotográficos. Os sistemas fotográficos referem-se aos dispositivosem que os resultados são expressos em imagem, ou seja, são imageadores. Através de um sistema óptico, eles registram a energia refletida pelos objetos de interesse presentes na superfície terrestre em uma pelícu- la fotossensível, denominadas de detetores e que são representadas pelos filmes. Como exemplo de sistema fotográfico muito utilizado no sensoriamento remoto, temos os sistemas aerotransportados, como as câmeras métricas (Figura 1). Figura 3: Imagem de radar em sistemas aerotransportados, para estudo do relevo. Fonte: IBGE, 2009. Os sistemas sensores não-fotográficos correspondem aos equipamentos utilizados para medir a intensidade da radiação eletro- magnética, em determinadas faixas espectrais, emitidas pelos objetos presentes na superfície terrestre. Um exemplo dos sistemas sensores não-fotográficos são os radiômetros (Moreira, 2008). Os radiômetros são sistemas passivos que medem a intensida- de da energia radiante (radiância), que pode ser proveniente de todos os pontos dentro de um campo de visada, em determinadas regiões espectrais do espectro eletromagnético. Para que seja as regiões de in- teresse sejam detectadas e os dados extraídos, é utilizado um filtro que bloqueia o restante da radiação que incide no sistema (Moreira, 2008). Os radiômetros podem ser classificados corno não-imageado- res, que consistem na medição da radiância do alvo, apresentando os dados de forma numérica ou em gráficos. Os radiômetros que obtém os dados na forma numérico são chamados de radiômetros de banda, cuja 35 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S operação consiste no registro da radiação dos objetos de interesse nas faixas largas do espectro eletromagnético. Os sistemas sensores não-imageadores que realizam a coleta de dados e permitem unir os valores de radiância de uma determinada faixa do espectro eletromagnético são chamados de espectrorradiômetros. Os espectrorradiômetros, diferentemente do radiômetro, operam em faixas espectrais estreitas ao longo de sua faixa de atuação, registrando, portan- to, os valores da radiância de pequenas faixas espectrais. Como exemplo deste sistema, podemos citar o SPECTRON SE590 (Moreira, 2008). Já os radiômetros imageadores referem-se aos equipamentos que apresentam, como resultado final, as imagens os objetos ou de uma área da superfície terrestre. Esses aparelhos funcionam por meio do deslocamento da resolução do terreno, resultando em uma linha de varredura. Devido a essas características, também são chamados de anageadores ou scanners, e são capazes de registrar a radiação ele- tromagnética em diferentes faixas do espectro eletromagnético, desde o ultravioleta até o infravermelho distante. As características dos sistemas sensores não-fotográficos ima- geadores também são expressas em função de sua resolução. A qua- lidade de um sensor, geralmente, está associada a sua capacidade de obter medidas detalhadas da energia eletromagnética, sendo dada pelo tipo de resolução que ele apresenta. Os sensores podem apresentar as seguintes resoluções: espectral; espacial ou geométrica; temporal; e radiométrica (Moraes, 2002; Moreira, 2008). A resolução espectral consiste na caracterização, seja de alta ou baixa qualidade, dos objetos na superfície terrestre em função da largura de operação da banda espectral do sensor. Um sensor X opera na faixa espectral de 500 nm a 700 nm, enquanto que um sensor Y opera na faixa espectral de 500 nm a 550 nm. Como podemos avaliar a sua resolução? No caso, o sen- sor X apresenta menor resolução espectral do que o sensor Y, pois a largura de faixa, isto é, a banda espectral de cada um deles cor- responde, respectivamente, a 200 e 50 nm (Moreira, 2008). Desta forma, quanto mais fina for a largura da faixa em que um sensor opera, melhor será a sua resolução espectral. Entretanto, se um sensor apresentar detetores (filmes) operando em várias faixas espec- 36 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S trais do espectro eletromagnético, o sistema é chamado de multiespec- tral, pois registra os objetos em várias faixas espectrais. Um exemplo de sensor multiespectral são os satélites LANDSAT (Moreira, 2008). Muitas vezes, a aplicação do termo resolução espectral é feita de maneira equivocada, especialmente em situações que envolvem as comparações entre um sensor que opera em menos bandas espectrais do que outro, afirmando que o que opera em menos banda teria a resolução menor resolução espectral. Isso decorre porque não é a quantidade de bandas que definem uma melhor resolução espectral, mas sim a capacidade do sensor em individualizar dois objetos sobre a superfície imageada. A resolução espacial ou geométrica refere-se ao campo de vi- sada instantânea (ou Instantaneous Field of View, IFOV, do inglês). No solo, a resolução espacial consiste na menor área do terreno que o sen- sor é capaz de individualizar e o valor radiométrico do IFOV é a média dos valores das radiâncias dos diferentes objetos que estão na área no terreno, o que depende da resolução de cada sensor. Para compreender melhor os conceitos relativos à reso- lução espacial em uma situação prática, acesse este link https:// revistas.ufpr.br/biofix/article/view/60477/35944 e leia o artigo “Es- tudo da eficiência de classificações supervisionadas aplicadas em imagem de média resolução espacial”. No caso de sensores fotográficos, a resolução espacial vai de- pender das características físicas do filme utilizado, da distância focal e da distância do objeto a ser fotografado (Moreira, 2008). A resolução temporal varia de acordo com as características da plataforma em que o sensor se encontra, interferindo na sua definição e nas suas funções. Para os sistemas sensores orbitais, a resolução temporal consiste no intervalo de tempo que o satélite precisa para vol- tar a recobrir a área de interesse, que está relacionada com a largura da 37 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S faixa imageada no solo. A resolução temporal é muito importante, pois permite acompanhar, de maneira dinâmica, as áreas e os objetos sobre a superfície terrestre. O sensor TM do Landsat-5 tem uma resolução temporal de 16 dias, o que significa que a cada 16 dias, o sensor orbital passa sobre um mesmo ponto geográfico superfície terrestre. Desta for- ma, podemos dizer que a resolução temporal do sensor TM é de 16 dias (Moreira, 2008). A resolução radiométrica de um sensor refere-se à capacidade que ele possui de discriminar, em uma área imageada, os objetos que apresentam pequenas diferenças de radiação refletida e/ou emitida. Sabemos a radiação eletromagnética que é refletida e/ou emitida pelos objetos da superfície terrestre apresentam valores diferenciados de acordo com suas características físicas, químicas e biológicas. No entan- to, existem objetos que, apesar de serem diferentes, refletem ou emitem a radiação eletromagnética com valores de intensidade muito próximos entre si, o que os torna quase idênticos espectralmente (Moreira, 2008). Neste contexto, a radiação, ao incidir no detetor, é transforma- da em sinal elétrico, depois ampliada e retransmitida para um sistema de recepção ou gravada em dispositivos presentes na plataforma. Des- ta forma, podemos inferir que a resolução radiométrica está associada à capacidade do sistema sensor em discriminar sinais elétricos com pequenas diferenças de intensidade (Moreira, 2008). Para representar esses valores da intensidade do sinal elétrico que são gravados, utilizam-se diversos tons de cinza, que variam de escuro, para o valor de intensidade igual ou próximo de zero, e cinza claro para o maior valor de máxima intensidade. E, entre os extremos, existem tons de cinza intermediários (Moreira, 2008). Os sinais obtidos pelos sistemas imageadores por meio dos de- tetores podem ser gravados em fitas magnéticas ou no caso de satélites não tripulados,as informações são transmitidas para as estações em terra. Além das características apresentadas, o nível de aquisição dos dados pelos sensores também é influenciado por uma série de ou- tros elementos, por exemplo, o nível de aquisição dos dados. 38 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS PELOS SISTEMAS SENSORES A aquisição de dados e informações, seja em forma de imagem, números ou gráficos, dos objetos de interesse presentes na superfície terrestre podem ser feitos em três níveis: terrestre, suborbital e orbital. Para compreender a relação entre os diversos sensores e os produtos gerados, leia o artigo “Uso de Diferentes Sensores de Satélite na Discriminação de Alvos Naturais”, que está disponível neste link: http://www.ppegeo.igc.usp.br/index.php/anigeo/article/ view/8473/7744 . Aquisição de Dados em Nível Terrestre ou Solo Para entender o comportamento espectral dos alvos é de gran- de importância o uso de sistemas sensores no nível do solo ou terrestre, especialmente para se obter as informações da radiação refletida e/ou emitida pelos objetos em superfície. Os sistemas sensores são categorizados em decorrência da região espectral em que operam, pois cada sensor possui característi- cas ópticas e de detecção próprias. Essas características estão relacio- nadas à composição dos detectores, ou seja, os elementos presentes é que determinam a faixa espectral de atuação. Os sistemas sensores ao nível terrestre permitem realizar me- didas a curta distância e em pequenas áreas amostrais, que contribuem na obtenção de resultados mais assertivos em relação aos objetos. Os sensores a nível de solo são muito usados para inves- tigar, através do comportamento espectral, anomalias das plantas, como o estresse hídrico e de nutrientes, padrão de crescimento de culturas, entre outros. 39 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Neste sentido, os sensores são classificados em sensores que operam na região do visível e do infravermelho próximo; sensores que operam na região do infravermelho terminal; e sensores que operam na região das micro-ondas. Sensores na Região do Visível e do Infravermelho Póximo Os sensores que operam nesta faixa do espectro registram a ra- diação eletromagnética no intervalo de comprimento de onda de 400nm a 1100nm, podendo alcançar até 2500nm de acordo com a combinação de detetores em um mesmo equipamento. Os equipamentos que operam nesta região do espectro são os radiômetros de banda e os radiômetros de varredura contínua, e podem ser acoplados em drones ou VANTS (ve- ículos aéreos não tripulados VANTs) para a realização dos levantamentos. Os radiômetros de banda caracterizam-se por operarem em faixas longas e discretas do espectro eletromagnético. Isso significa que em um intervalo de 400nm a 800nm, ele pode operar em faixas discre- tas de 100nm, registrando a radiação refletida pelos objetos da superfí- cie terrestre em quatro intervalos espectrais (400 – 500/ 500 – 600/ 600 – 700/ 700 – 800) (Moreira, 2008). Os principais radiômetros de banda são EXOTECH e a maioria dos satélites utilizados para o levantamento de recursos naturais como o HRV do SPOT, o MSS da LANDSAT, CCD do CBERS, entre outros (Figura 4). Figura 4: Exemplo de imagem obtida por um sistema sensor CBERS, para estudo do relevo. Fonte: IBGE, 2009. 40 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Os radiômetros de varredura contínua são caracterizados por operarem em faixas espectrais estreitas. O equipamento, devido ao seu sistema de dispersão, decompõem a radiação incidente em vários com- primentos de onda, de modo a registrar a radiação refletida em diversas faixas espectrais muito estreitas. Os espectrorradiômetros são os representantes dos equipa- mentos que realizam a varredura contínua, e operam na faixa espectral de 350 a 1100nm, o que possibilita o registro da radiação refletida pelos objetos em 256 valores radiométricos (Moreira, 2008). Isso torna pos- sível a obtenção da curva espectral do alvo dentro deste intervalo de comprimento de onda do espectro eletromagnético. Como esses sensores operam na faixa reflexiva do espectro eletromagnético, os dados obtidos se referem à radiação refletida pelos objetos. Essas informações trazem, portanto, a reflectância dos objetos, que representa a razão entre o fluxo refletido e o incidente sobre uma área de interesse, considerando o posicionamento do objeto, do sensor e da fonte luminosa. Além disso, há também o fator de reflectância, que consiste na razão entre o fluxo refletido por uma superfície qualquer e o fluxo refle- tido por uma superfície padrão ou superfície de referência. Para se obter o fator de reflectância de um determinado objeto em nível terrestre, como uma árvore, dois sensores são ins- talados em um suporte, sendo que um mede o fluxo refletido do objeto e o outro o fluxo refletido pela superfície padrão. Por meio de uma equação, obtém-se o fator de reflectância. Sensores na Região do Infravermelho Terminal Os sensores que operam na região do infravermelho terminal coleta os dados relativos aos objetos na superfície terrestre baseados na premissa da Física que diz que “todo corpo com temperatura aci- ma de 0 Kelvin (K) ou – 273º C é capaz de absorver ou emitir energia eletromagnética” (Moreira, 2008). Esses sensores também podem ser acoplados em drones ou VANTS (veículos aéreos não tripulados) para a realização dos levantamentos. A temperatura dos objetos na superfície terrestre é, em média, 41 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S de 300 K ou 27º C, sendo capazes de emitir uma energia de, no máxi- mo, 9,6µm, que corresponde à região do termal, que vai de 8µm a 14µm (Moreira, 2008). Dessa forma, é possível medir a radiação emitida pelos objetos na superfície terrestre através de radiômetros infravermelhos. Para que os alvos sejam identificados, é importante conhecer a emissividade dos objetos que compõem a superfície terrestre e a medi- da da energia emitida, para que a temperatura do corpo que está sendo investigado seja calculada e, por conseguinte, ele seja identificado. Sensores na Região de Micro-Ondas Os sensores de micro-ondas medem a radiação eletromagné- tica com o comprimento de onda entre 0,3 a 30cm, que corresponde à radiação emitida pelos alvos naturais em função da temperatura a que estão submetidos. Esses equipamentos, diferentemente do que ocorre com os sensores infravermelhos terminais, não são afetados pelo espalhamen- to e absorção dos componentes atmosférico, como partículas diversas e as nuvens. Os principais sistemas sensores utilizados a nível de solo, no Brasil, são o SPECTRON SE – 580, Sensor quântico LI – 190 AS, Sen- sor LAI – 2000, Sensor Thermopoint, Sensor Ser IRIS MARK – IV, entre outros (Moreira, 2008). Aquisição de Dados em Nível Suborbital O nível suborbital refere-se aos equipamentos que são acopla- dos e transportados em aeronaves tripuladas. Entre os principais equi- pamentos, podemos destacar as câmeras fotográficas; os imageadores ou scanners; e os radares. Além disso, existem outros equipamentos mais sofisticados, que são inseridos de acordo com a evolução tecnoló- gica, como as câmeras de vídeo e os espectrômetros. Sensores Fotográficos Os sensores fotográficos consistem nos dispositivos que regis- tram a energia refletida pelos objetos da superfície terrestre através de um sistema óptico, onde as informações são armazenadas em um filme fotos- sensível ou filme fotográfico, que atua como o detetor (Moreira, 2008). No sensoriamento remoto, os sistemas sensores mais utilizados 42 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S são os fotográficos aerotransportados, que envolvem as câmeras mé- tricas. Essas câmeras geram como produtos as fotografias aéreas, que podem ser pancromáticas (pretoe branco), colorida normal e falsa cor, que são determinadas pelo tipo de filme utilizado para o levantamento. Os filmes fotográficos são detetores capazes de responder a radiação eletromagnética em determina faixas do espectro eletromag- nético. Os filmes apresentam uma sensibilidade espectral que varia de 350nm, que é a faixa do ultravioleta, até 900nm, que é a faixa onde se encontra parte do infravermelho próximo. A capacidade do filme em detetar depende da quantidade de radiação, ou seja, do tempo de expo- sição à luz, e não da intensidade do fluxo luminoso como acontece com os detetores utilizados nos sensores não-fotográficos (Moreira, 2008). No sensoriamento remoto, os filmes mais utilizados são o filme branco e preto e os filmes coloridos. Além das cores, há também outros elementos a serem considerados, como a sensibilidade do filme, que pode ser normal (que são sensíveis à radiação eletromagnética entre 350nm e 700nm) e filmes sensíveis ao infravermelho próximo (com sen- sibilidade entre 350 e 900nm). Sensores Hiperespectrais Os sensores hiperespectrais consistem em equipamentos que medem a radiação refletida pelos objetos em muitas bandas espectrais, de acordo com o intervalo de comprimento de onda que é considerado, variando de sensor para sensor. Os sensores hiperespectrais mais utili- zados são o AVIRIS e o HYDICE. O registro realizado pelos sensores hiperespectrais é feito atra- vés da radiação refletida pelos alvos contidos em uma área ou faixa do terreno em imagem, cuja largura e comprimento da faixa imageada dependem do sensor utilizado e da altura do voo (Moreira, 2008). Para cada pixel, o sensor é capaz de registrar a radiação refle- tida pelos objetos em 200 ou mais bandas espectrais. O fato do sensor hiperespectral registrar a radiação de todos os alvos dentro da faixa de imagemento do terreno e ao longo da linha de voo, é possível gerar produtos em forma de imagens. Aquisição de Dados em Nível Orbital O desenvolvimento de sistemas sensores que pudessem ser instalados em plataformas orbitais para a detecção da radiação refletida 43 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S e/ou emitida que pudessem realizar a identificação de objetos da super- fície terrestre surgiu a partir dos sistemas sensores que fotografaram a Terra a partir do espaço (Moreira, 2008). Para isso, era importante que o sensor orbital fosse desenvol- vido de forma que pudesse produzir imagens instantâneas do terreno, de forma semelhante aos sistemas fotográficos usados em órbita. Desta forma, foi concebido o sistema RBV (Return Bean Vidieon), cujo sensor, similar a uma câmera de televisão, que permitia o registro instantâneo de uma determinada área do terreno. O RBV realizava o levantamento a partir da energia provenien- te da área imageada, que gerava um estímulo elétrico em uma superfí- cie do tubo da câmera, que era fotossensível. Por um período de tempo, a entrada de energia era interrompida por um obturador, para que a imagem do terreno que havia sido imageada fosse escaneada por um feixe de elétrons, e, posteriormente, o sinal de vídeo era transmitido para uma base (Moreira, 2008). Após o surgimento do sistema RBV, muitos outros sistemas sensores foram elaborados, e podem ser divididos em imageadores ele- tro-óptico-mecânico e imageadores do tipo CCD. Imageadores Eletro-Óptico-Mecânico Os imageadores eletro-óptico-mecânico são compostos por um conjunto de espelhos giratórios ou prismas, que são responsáveis pela coleta da radiação eletromagnética proveniente dos objetos da su- perfície terrestre imageada. Neste sentido, podemos dizer que este sen- sor possui um sistema óptico capaz de focar a energia coletada sobre detetores, convertendo-a em sinais elétricos (Moreira, 2008). Esses sensores funcionam a partir da coleta da radiação eletro- magnética proveniente dos objetos que estão dentro da área imageada pelo sensor, de forma que a radiação passa por um primeiro espelho, sen- do refletida para um segundo espelho e, posteriormente, para um terceiro espelho, onde a radiação é separada em duas componentes. Uma com- ponente é formada por radiação de ondas curtas e a outra é formada por ondas longas e são transmitidas para os detetores 1 e 2, respectivamente. Ainda, são utilizados dois corpos negros, para cada detetor, junto aos espe- lhos, com a finalidade de calibrar o sistema e assim gerar as informações. Os imageadores eletro-óptico-mecânicos são sistemas que apresentam uma boa resolução espectral e baixa resolução geométrica ou espacial, sendo os equipamentos mais utilizados o imageador MSS (Multispectral Scanner Subsystem) e o TM (Thematic Mappert), sendo 44 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S constituintes dos satélites da série Landsat (Moreira, 2008) (Figura 5). Figura 5: Exemplo de imagem multiespectral LANDSAT, usada para análise das formas de relevo. Fonte: IBGE, 2009. Imageadores do Tipo CCD Os imageadores do tipo CCD (Charge Coupled Device) consis- te em um conjunto de vários detetores, que utiliza a microeletrônica e o silício como material básico, acoplados a um circuito integrado, e que operam na faixa espectral entre 400 e 1100 nm. O fato de não apresentar componentes mecânicos oferece ao CCD uma grande precisão geométrica, diferente do que é observado para o sistema LANDSAT, o que facilita o processamento das informa- ções. Um dos exemplos de imageadores CCD é o HRV do satélite SPOT. 45 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO 1 Ano: 2019 Banca: VUNESP Órgão: Prefeitura de Valinhos - SP Pro- va: Engenheiro Ambiental – GP Nível: Superior Assinale a alternativa que apresenta uma afirmação correta a res- peito dos sensores orbitais. a) Os passivos, como os radares, possuem uma fonte de energia própria. b) Os imageadores passivos têm a capacidade de emitir energia própria e captar a energia dos alvos. c) Os ativos possuem fonte própria de energia, que ilumina o alvo e permite registrar a energia refletida deste alvo. d) Os não imageadores têm como principal característica não possuir fonte própria de energia, sendo a varredura sua principal forma de ob- tenção de informação. e) Os ativos, como os espectrorradiômetros, têm como principais produ- tos as imagens de varredura. QUESTÃO 2 Ano: 2010 Banca: FGV Órgão: FIOCRUZ Prova: Geoprocessamen- to Nível: Superior Antes de começar um mapeamento, é necessário fazer o planejamen- to de qual sensor é mais adequado ao tipo de resultado pretendido, levando-se em consideração, entre outros fatores, a escala do mapa final. Se quisermos confeccionar um mapa de Uso do Solo na escala 1:10.000 utilizando-se imagens orbitais, o satélite mais adequado é: a) LANDSAT VII. b) NOAA. c) CBERS I. d) JERS. e) QUICKBIRD. QUESTÃO 3 Ano: 2017 Banca: NC-UFPR Órgão: ITAIPU BINACIONAL Prova: Profissional de Nível Superior Jr - Informática ou Computação – Geoprocessamento Nível: Superior A resolução espacial é um importante elemento a ser observado na contratação de produtos de sensoriamento remoto. Nesse quesito, o avanço na qualidade dos sensores tem permitido uma aproxima- ção entre produtos orbitais e suborbitais. Acerca desse assunto, assinale a alternativa correta. a) A resolução espacial de 30 m é típica dos produtos do satélite LAND- 46 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S SAT, tanto para a banda pancromática quanto para bandas multiespec- trais e do termal. b) A resolução espacial define a relação entre a largura do pixel e a área recoberta no terreno. Nesse sentido, a resolução espacial define a es- cala final do mapeamento produzido a partir de uma imagem. c) A resolução espacial de sensores orbitais apresenta como limite teóri- co a presença de partículas na atmosfera. Contudo, os sensores atuais já conseguem obter produtos com resolução melhor que 0,5 m. d) Fotos aéreas suborbitaispossuem como vantagem a maior resolução radiométrica, enquanto imagens de satélite apresentam melhor resolu- ção espacial e espectral. e) Fotos aéreas suborbitais possuem como vantagem a maior resolução radiométrica, enquanto imagens de satélite apresentam maior resolu- ção espacial. QUESTÃO 4 Ano: 2016 Banca: ESAF Órgão: FUNAI Prova: Engenheiro Agrôno- mo Nível: Superior Com o avanço tecnológico, atualmente, a disponibilidade de siste- mas de sensoriamento remoto se ampliou, promovendo possibili- dades diversas nas mais variadas formas de utilização desse tipo de dados. Analise as afirmativas abaixo, classificando-as em ver- dadeiras (V) ou falsas (F). Ao final, assinale a opção que contenha a sequência correta. ( ) Sistemas sensores do tipo pushbroom caracterizam-se por se- rem sistemas de aquisição por varredura mecânica e, atualmente, equipam o sistema óptico do sensor OLI do Landsat 8. ( ) Os sistemas hiperespectrais caracterizam-se por um arranjo an- gular de detectores associado a uma matriz de aquisição de dados. ( ) A maioria dos detectores que captam informação no visível e do NIR são de silício e no SWIR opta-se por antimoneto de índio. ( ) Os sensores termais apresentam sistema de resfriamento que evita que o sinal captado seja contaminado por ruídos térmicos do próprio equipamento. ( ) Os sistemas orbitais podem ser geoestacionários ou de baixa órbita, que, por apresentarem velocidade angular similar ao da ro- tação da Terra, ficam “parados” em relação a ela, imageando sem- pre a mesma face do planeta. a) V, F, V, F, F. b) F, F, V, V, V. c) F, F, F, V, V. d) V, V, V, F, F. 47 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S e) F, V, F, V, V. QUESTÃO 5 Ano: 2011 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: Técnico de Exploração de Petróleo I - Geodésia Nível: Superior Imagens de sensores orbitais de observação da Terra são uma im- portante fonte de informação que permite estudar os alvos de inte- resse em diferentes regiões do espectro eletromagnético. A esse respeito, considere as afirmativas abaixo. I - Existem sensores ópticos que operam nas regiões do visível e do infravermelho próximo e que também têm canais específicos para a coleta de dados termais. II - Composições coloridas em falsa cor somente podem ser for- madas mediante a combinação adequada de bandas da região do visível do espectro eletromagnético. III - O aparecimento de sensores com melhor resolução espectral permite utilizar menor número de bandas para estudar o comporta- mento espectral dos alvos na superfície terrestre. É correto APENAS o que se afirma em: a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE A coleta de dados em sensoriamento remoto, que, posteriormente, se- rão transformados em imagens, números ou gráficos, são adquiridos por meio de sistemas sensores. Os sistemas sensores podem ser clas- sificados de diversas formas, sendo uma delas o nível de aquisição dos dados. Sobre o nível de aquisição, comente sobre cada um deles e sugira uma utilização para cada um deles. TREINO INÉDITO Sobre os níveis de aquisição de dados para o sensoriamento remo- to, marque a alternativa correta: a) Níveis de solo, espacial e temporal. b) Níveis aquático, terrestre e espacial. c) Níveis terrestre, suborbital e solar. d) Níveis terrestre, suborbital e orbital. e) Níveis de solo, aquático e lunar. 48 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S NA MÍDIA O TAMANHO DA CONSTELAÇÃO RUSSA DE SATÉLITES SENSO- RES AUMENTARÁ UMA VEZ E MEIA De acordo com a TASS, a próxima expansão da infraestrutura de saté- lites de sensoriamento remoto domésticos é relatada em um artigo por Mikhail Khaylov, vice-diretor geral de Roscosmos para sistemas e siste- mas espaciais, e Valery Zaichko, vice-diretora do departamento de sis- temas espaciais de navegação (GLONASS). Atualmente, a constelação de dispositivos de sensoriamento remoto da Rússia inclui 12 satélites. Estes são, em particular, os aparelhos das séries Kanopus-V e Meteor- -M, que coletam informações no interesse de vários departamentos e estruturas. Note-se que oito satélites na constelação ERS fornecem da- dos de alta resolução espacial. Fonte: TECMUNDO Data: 17 maio. 2020. Leia a notícia na íntegra: https://avalanchenoticias.com.br/tecnologia/o- -tamanho-da-constelacao-russa-de-satelites-sensores-aumentara-u- ma-vez-e-meia/ NA PRÁTICA A utilização dos sistemas sensores tem se tornado cada vez mais co- mum na medida em que as tecnologias avançam, e, consequentemen- te, seus custos de aquisição e uso são reduzidos. Neste sentido, os produtos obtidos pelos diversos sistemas sensores podem ser aplicados nos mais diversos campos, como na área ambien- tal, na área agrícola e na área de planejamento, para avaliar o uso e a ocupação do solo. Ainda, até mesmo em sistemas de vigilância, fisca- lização de fronteiras e divisas, avaliação de áreas de conflitos, entre outros, o sensoriamento remoto pode atuar, pois oferece uma série de sensores, terrestres, suborbitais e orbitais, que podem suprir as neces- sidades de qualquer demanda. PARA SABER MAIS Artigo sobre o assunto: Imagens com alta resolução espacial: novas perspectivas para o sensoriamento remoto, de Eduardo da Silva Pinhei- ro (2003). Disponível em: <http://lsie.unb.br/espacoegeografia/index.php/espacoegeografia/arti- cle/view/110/108> Artigo sobre o assunto: Registro de série de imagens LANDSAT usando correlação e análise de relação espacial, de Jair Jacomo Bertucini Ju- nior e Jorge Antônio Silva Centeno (2016) 49 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Disponível em: <https://www.scielo.br/pdf/bcg/v22n4/1982-2170-b- cg-22-04-00685.pdf>. 50 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S COMPORTAMENTO ESPECTRAL Como acompanhamos até aqui, o fluxo de energia eletromag- nética, ao atingir um objeto por meio da energia incidente, sofre altera- ções decorrentes da interação dessa energia com o material que com- põem o objeto, sendo parcialmente refletido, absorvido e transmitido pelo objeto (Moraes, 2002). A absorção, reflexão e transmissão da energia incidente pode ser total ou parcial, de acordo com o princípio de conservação de ener- gia. Assim, a capacidade de um objeto absorver, refletir e transmitir a radiação eletromagnética é denominada, respectivamente, de absor- tância, reflectância e transmitância, que pode apresentar valores que COMPORTAMENTO ESPECTRAL, INTERPRETAÇÃO E APLICAÇÃO DO SEN- SORIAMENTO REMOTO SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S 50 51 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S variam entre 0 e 1 (Moraes, 2002). O comportamento espectral de um objeto refere-se ao conjunto dos valores sucessivos da reflectância do objeto ao longo do espectro eletromagnético, que pode ser denominada de assinatura espectral do objeto (Moraes, 2002). A assinatura espectral do objeto consiste nas respostas que as suas características físicas, químicas e biológicas, ao interagirem com a energia, resultaram em elementos que permitem a caracterização do objeto, a partir da forma, da intensidade e da localização de cada banda de absorção que é gerada de acordo com essa interação (Figura 6). Desta forma, cada objeto irá interagir de maneira diferenciada em relação ao espectro eletromagnético de acordo com a energia eletromag- nética incidente, pois eles apresentam características específicas, que lhe conferem propriedades específicas que se refletem no espectro. Graças a esse fenômeno, é possível distinguir e identificar os diversos objetos terres- tres sensoriados remotamente, pois são reconhecidos devido à variação da porcentagem de energia refletida em cada comprimento de onda. O conhecimento do comportamento espectral dos objetos pre- sentes na superfície terrestre é de grande relevância, tanto para sua iden- tificaçãocomo também para a escolha das ferramentas e produtos de sensoriamento remoto que podem evidenciar os elementos desejados. Figura 6: A energia, ao atingir o objeto, fornece informações que são captura- das pelo sensor remoto e assim é gerado um comportamento espectral. Fonte: Conceição e Costa, 2013. Cada tipo de radiação que atinge um objeto na superfície terrestre gera uma informação sobre sua reflectância, que pode ser diferente de acordo com a radiação. Na figura 6, podemos observar que os objetos da 52 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S superfície terrestre têm valores diferentes de reflectância para cada com- primento de onda, que vai do azul (B – blue, em inglês) até o infravermelho próximo (infrared, em inglês - IR). As curvas resultantes deste processo são chamadas de assinaturas espectrais (Conceição e Costa, 2013). Os principais objetos que devem ter o comportamento espec- tral conhecido para que o uso do sensoriamento remoto seja assertivo são a atmosfera, os solos, a vegetação e a água. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA ATMOSFERA E SUA INFLUÊN- CIA NO SENSORIAMENTO REMOTO A atmosfera, sem dúvida, é essencial para a sobrevivência de todo o tipo de vida, animal e vegetal, presente no planeta Terra, pois oferece, além dos gases essenciais para a manutenção da vida, a pro- teção contra a radiação solar e as tempestades magnéticas, além de ser responsável pelo efeito estufa. A atmosfera apresenta uma estrutura vertical em função da pressão exercida pela força gravitacional, pelo aquecimento e pela den- sidade dos gases. A estrutura vertical é dividida em camadas de acordo com suas características térmicas e composicionais, em: troposfera, es- tratosfera, mesosfera, ionosfera e exosfera. Para entender melhor sobre a atmosfera e suas camadas, bem como a composição química de cada uma delas, acesse este link https://go.aws/3c9pXGk e leia o artigo “A atmosfera terrestre: composição e estrutura”. Para a manutenção da vida, a troposfera é a camada mais im- portante da atmosfera, mas, para o sensoriamento remoto, a compreen- são de todas as camadas da atmosfera é fundamental, pois ela interfere na radiação incidente (irradiância) e também na radiação refletida (ra- diância) pelos objetos da superfície, o que impacta na informação que será coletada pelos sensores. A interferência da atmosfera no sensoriamento remoto se ma- nifesta na trajetória do fluxo de energia, por meio dos fenômenos de refração e difração; na velocidade; e na absorção total ou parcial da radiação solar em determinadas faixas espectrais do espectro eletro- 53 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S magnético (Moreira, 2008). Desta forma, quando a radiação solar penetra na atmosfera terrestre, ela sofre atenuações causadas por reflexão, pelo espalha- mento e pela absorção promovida pelos constituintes atmosféricos (ga- ses naturais e antrópicos), por partículas dispersas e pelas nuvens. Es- ses fenômenos promovem uma redução da radiação solar que atinge a superfície terrestre: de 100% de radiação solar, 37% retorna para o es- paço (26% refletida pelas nuvens e 11% pela dispersão das partículas atmosféricas). Além disso, os gases e o vapor d'água absorvem cerca de 16% da radiação, o que totaliza, aproximadamente, 53% de perda da radiação global e 47% que, de fato, chega a superfície. A chegada da radiação solar até a superfície terrestre promove di- versos fenômenos além das perdas de radiação, como a refração, que é a mudança na trajetória do feixe de radiação em decorrência da mudança de densidade entre as camadas atmosféricas. Ainda, alguns gases que com- põem a atmosfera, como o ozônio e o monóxido de carbono, absorvem a radiação solar em certos comprimentos de onda. Essa absorção pelos gases pode ser total, como ocorre entre o ozônio e a radiação ultravioleta; e parcial, como ocorre com os demais gases e os comprimentos de onda. Existem também outros fatores complicadores, como partícu- las dispersas e presença de nuvens. No caso do sensoriamento remoto, a presença de nuvens é um grande problema, pois elas impedem a pas- sagem da radiação solar na porção reflectiva do espectro eletromag- nético, onde operam a maioria dos sistemas sensores (Moreira, 2008). Além disso, as nuvens e as partículas presentes na atmosfera também promovem o espalhamento da radiação solar. O espalhamento pode ser definido como um processo físico resultante da obstrução das ondas eletromagnéticas por partículas existentes nas suas trajetórias ao penetrarem na atmosfera terrestre. A obstrução pode ser tanto da energia incidente quanto da energia refletida (Moreira, 2008). As partículas responsáveis pelo espalhamento de energia e que estão presentes na atmosfera apresentam tamanhos variáveis, desde as moléculas gasosas até as gotas de chuva e granizo. O tama- nho das partículas e o comprimento de onda da energia eletromagnéti- ca incidente e/ou refletida influencia tanto a direção como a intensidade do espalhamento. Desta forma, de acordo com o tamanho da partícula, podemos ter três tipos de espalhamento: espalhamento molecular ou Rayleigh, espalhamento Mie e espalhamento não-seletivo. O espalhamento molecular ou Rayleigh ocorre quando a rela- ção entre o diâmetro da partícula e o comprimento da onda eletromag- nética é menor que 1 (um), sendo muito comum na atmosfera terrestre, e é considerado simétrico em relação à direção da onda incidente e em 54 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S relação à intensidade. As moléculas dos gases presentes na atmosfera terrestre espalham de forma mais eficiente a energia eletromagnética de menores comprimentos de ondas. A luz azul é mais espalhada na atmosfera, pois apresenta um comprimento de onda menor que o vermelho, e isto explica o motivo de enxergarmos o céu azul durante o dia e avermelhado no início ou no final do dia. Mas, por que essas diferenças? A luz azul tem uma frequência muito próxima da frequên- cia de ressonância dos átomos constituintes das moléculas dos gases da atmosfera terrestre, ao contrário da luz vermelha. Com isto, a luz azul interage de maneira mais fácil com as moléculas e os átomos do que a luz vermelha. Isto provoca um ligeiro atraso na luz azul, que é refletida em todas as direções, através do espa- lhamento Rayleigh. Já a luz vermelha, que não é refletida e, sim, transmitida, continua em sua direção original (Moreira, 2008). Quando o sol se encontra perto do horizonte, os raios di- retos que chegam aos nossos olhos também precisam atravessar uma massa de ar maior, e a dispersão aumenta a intensidade da luz. Com isso, há uma atenuação do azul, sobrando o vermelho, já que este apresenta um maior comprimento de onda, e, por isso, o céu fica parcialmente avermelhado. Esse fenômeno pode ser in- tensificado em áreas onde a baixa atmosfera apresente uma maior quantidade de poluentes e outras partículas, que tornam a massa de ar ainda mais densa. O espalhamento mie ocorre quando os diâmetros das partí- culas presentes na atmosfera são da mesma ordem ou próximos ao tamanho do comprimento de onda da radiação. Já o espalhamento não- -seletivo ocorre quando o tamanho das partículas existentes na atmos- fera não interferem no espalhamento, ou seja, o espalhamento ocorre independentemente do comprimento de onda, à medida que aumenta o tamanho das partículas. Esse espalhamento é o responsável pela cor branca das nuvens (Moreira, 2008). 55 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS SOLOS E ELEMENTOS DE IDENTIFICAÇÃO Os solos podem ser definidos como um produto da alteração das rochas, que, sob a ação do clima e dos organismos, e influenciada pelo relevo e pelo tempo, resulta em um material com características e proprie- dades químicas, físicas e biológicas diferentes do material inicial. Este ma- terial, ao sersubmetido aos processos pedogenéticos, transforma-se em um perfil de solo, com horizontes diferenciados de acordo com o material de origem e a ação do clima, dos organismos, do relevo e do tempo. As paisagens e os processos responsáveis pela formação do solo não são uniformes, o que resulta em uma grande variedade de solos, muitas vezes, em uma mesma área de interesse. Desta forma, é de grande importância o conhecimento básico sobre os solos, sua mine- ralogia e suas propriedades, pois elas interferem na resposta espectral que é coletada pelos sensores remotos. Para conhecer ou revisar os conceitos essenciais em solos, bem como o sistema de classificação, acesse este link https://biblio- teca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv37318.pdf e leia o “Manual Téc- nico de Pedologia” do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. A interação da radiação eletromagnética com o solo e seus constituintes ocorre em nível microscópico, por meio da interação entre a matéria e a energia. Entretanto, existem alguns parâmetros que são considerados os mais importantes para a identificação dos solos em produtos de sensoriamento remoto, que são os óxidos de ferro; o teor de umidade; o teor de matéria orgânica; a granulometria; os argilomine- rais; e o material de origem do solo. Há, ainda, outros parâmetros que podem ser utilizados para refinar a identificação dos solos, como a cor do solo, a capacidade de troca catiônica, as condições de drenagem interna do solo, a temperatura, a localização, entre outros. Desta forma, a quantidade de energia refletida por um determina- do tipo de solo está relacionada com a atuação conjunta desses parâmetros ou também podem atuar de forma preponderante e mais individualizada. 56 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Óxidos de Ferro Os óxidos de ferro são um grupo de compostos que influen- ciam na cor do solo, conferindo-lhes diferentes tonalidades de acordo com a sua composição química. Essas tonalidades são responsáveis pela reflectância espectral de solos, que pode ser utilizado como um parâmetro para a sua identificação. Os óxidos de ferro absorvem uma grande quantidade de ener- gia eletromagnética da região do infravermelho próximo, com um máxi- mo de absorção em 900nm. Desta maneira, quanto maior a quantidade de óxidos de ferro no solo, os espectros de energia refletida, principal- mente, na região do infravermelho próximo, serão mais atenuados em razão da presença do óxido de ferro, que se sobrepõem aos outros parâmetros do solo (Moreira, 2008). Matéria Orgânica A matéria orgânica do solo pode ser definida como todo o mate- rial orgânico de origem animal ou vegetal que está depositado ou em inte- ração com as partículas do solo, e em diversos graus de decomposição. Tanto a composição quanto o conteúdo de matéria orgânica no solo interferem na reflectância dos solos, de modo que quanto maior é o teor de matéria orgânica, menor será a reflectância do solo no intervalo de comprimento de onda entre 400 a 2500 nm. Contudo, a contribuição da matéria orgânica para a identificação de solos por meio de sensoria- mento remoto só é possível quando esta ultrapassa os 2% de presença no solo. No caso de uma quantidade abaixo de 2%, outros parâmetros se destacarão no espectro eletromagnético (Moreira, 2008). Ainda, a matéria orgânica, de acordo com seu grau de decom- posição, pode absorver mais ou menos energia. Desta maneira, quanto mais decomposto é o material orgânico, maior é a absorção de energia eletromagnética e, consequentemente, menor é a reflectância nesta re- gião espectral (Moreira, 2008). Para aprender mais sobre a matéria orgânica e suas carac- terísticas, e de que forma elas podem interferir na identificação dos solos e outros elementos na superfície terrestre, leia o capitulo 9, 57 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S “A Matéria Orgânica do Solo” disponível neste link: https://ainfo. cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/137613/1/Tony-2015.pdf . Rugosidade e Crosta Superficial A rugosidade e a formação de crostas superficiais no solo es- tão relacionadas aos processos de degradação do solo, em decorrência da remoção da vegetação nativa ou de uma cultura agrícola, onde há a exposição da camada superficial dos solos. Essa exposição, associado aos processos de lixiviação, removem os horizontes superficiais, e o que sobra são os materiais mais resistentes, conferindo um aspecto mais endurecido a superfície. Ainda, a formação de crostas também pode ocorrer em virtude de grande trânsito de maquinário agrícola, que compacta o solo devido ao peso das máquinas. As áreas que apresentam rugosidade ou crostas superficiais apresentam diferenças no comportamento espectral quando compara- das às áreas adjacentes do com o mesmo tipo de solo em condições normais. Além disso, a formação de crosta faz com que solos úmidos apresentem um comportamento espectral de solo seco, apresentando valores maiores de reflectância na região espectral de 430 a 730 nm. A rugosidade interfere na reflectância do solo, pois altera os pa- drões de espalhamento e de sombreamento, e pode ser provocada pelo manejo do solo agrícola, com a formação de torrões, como também a quebra das estruturas do solo, o que aumenta de 15 a 20% a reflectância dos solos em relação aos que apresentam estrutura bem definida (Mo- reira, 2008). Teor de Umidade O teor de umidade refere-se à capacidade do solo em reter água até o nível de saturação, que varia de acordo com o tipo de solo, mineralogia, teor de matéria orgânica, entre outros. O solo, quando úmido, apresenta uma cor mais escura em vir- tude do aumento da absorção da radiação eletromagnética, que se eleva devido à presença da água. Isso promove uma redução na reflectância do solo na região do visível e do infravermelho próximo ao espectro ele- tromagnético quando comparado ao seu estado seco. De maneira geral, os solos úmidos apresentam uma reflectância menor que os solos secos, na faixa de comprimento de onda de 400 a 2600 nm (Moreira, 2008). 58 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Granulometria e Textura do Solo A granulometria refere-se aos diversos tamanhos de partículas que compõem o solo. Por meio da caracterização textural, é possível infe- rir a porcentagem das frações areia, silte e argila presentes no solo, e, as- sim, determinar a sua textura principal, bem como as variações texturais. Devido às variações texturais, um solo pode apresentar uma reflectância espectral diferente de outro solo da mesma classe em fun- ção da concentração e do tamanho das partículas que compõem os solos (Moreira, 2008). Por outro lado, o arranjo físico e a agregação dessas partículas no solo originam as estruturas, que, juntamente com a textura, são responsá- veis pela quantidade e pelo tamanho de espaços porosos no solo. Esses espaços, dependendo da quantidade e do tamanho, afetam o volume de água que irá ocupar esses espaços, influenciando no teor de umidade. No caso da granulometria, quanto maior a presença das frações mais finas silte e argila, especialmente esta última, maior o aumento da reflectância em todos os comprimentos de onda entre 400 e 1000 nm. Os solos com texturas mais grosseiras, acima de 2mm, apresentam pouca influência na absorção adicional da radiação solar (Moreira, 2008). Até aqui, podemos perceber que cada constituinte do solo in- terage com a radiação eletromagnética de maneira única. Entretanto, é importante salientar que o solo, por se tratar de um complexo mineral e com diversas propriedades, deve ter todos os parâmetros analisados em conjunto para se obter uma identificação mais precisa do objeto. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA VEGETAÇÃO E ELEMENTOS DE IDENTIFICAÇÃO Para compreender a interação entre a radiação solar e a ve- getação, é importante conhecer algumas características das plantas, pois cada uma delas iráresponder de maneira diferenciada a radiação eletromagnética. Independente da forma como a vegetação se apresenta, uma floresta, uma pastagem ou uma cultura agrícola, é essencial conhecer o indivíduo que a compõem, pois ele pode evidenciar peculiaridades importantes para a sua identificação por meio de sistemas sensores. 59 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Para conhecer a anatomia de uma planta e suas principais partes, conhecimento essencial para compreender a interação da radiação eletromagnética com a vegetação, assista a este vídeo disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=KQCFWpaC- guU&list=PLJRMDIfhjwU4UmAJldPJm0Oqbv_dUgu8u>. O uso do sensoriamento remoto para os estudos relacionados à vegetação apresentam dois aspectos: o primeiro, relacionado à folha; e o segundo, relacionado ao conjunto vegetacional de uma determinada área. Todos os estudos tem por objetivo o entendimento de diversos aspec- tos relacionados ao processo solo-planta, que pode se refletir nas folhas, como também manejo agrícola e outras interações importantes referentes ao campo da agricultura. Além disso, há também o interesse ambiental, a partir dos levantamentos possíveis feitos por sensoriamento remoto. De maneira geral, a radiação solar quando chega à superfície terrestre, ela interage com a planta e essa interação resulta em três con- sequências: (1) uma parte dessa radiação é absorvida pelos pigmen- tos contidos na folha, que participa da síntese de compostos ricos em energia (fotossíntese), altera as estruturas moleculares (fotoconversão) e acelera diversas reações; (2) uma parte da radiação é refletida pelas folhas, fenômeno denominado de reflexão; e (3) uma terceira parte da radiação é transmitida através das camadas de folhas que compõem a copa e das partes que constituem a folha (Moreira, 2008). As quantidades de radiação absorvida, refletida e transmitida pelas folhas das plantas variam na mesma espécie, dependendo dos fatores ambientais aos quais elas estão sujeitas, e também de uma espécie para outra. Dentre essas três consequências da interação da radiação eletromagnética, a absorção é que mais interessa ao senso- riamento remoto, pois é através dela que as informações sobre as con- dições das plantas podem ser estimadas. Entretanto, devido a limitação dos sistemas sensores suborbitais e orbitais de utilizarem os dados de absorção, os dados referentes à ener- gia refletida são mais utilizados em sensoriamento remoto (Moreira, 2008). Os principais mecanismos que influenciam a quantidade de energia eletromagnética refletida pelas folhas são os pigmentos, os es- paços ocupados pela água e ar e as estruturas celulares com dimen- sões do comprimento de onda da radiação incidente, além do conteúdo de água, maturação, idade da folha e condições de exposição das fo- 60 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S lhas (expostas ao sol ou à sombra) (Moreira, 2008). No caso da vegetação, a radiação eletromagnética contida na faixa de comprimento de onda entre 400 e 3.000 nm é denominada de espectro reflectivo, onde o intervalo de comprimento de onda é dividido em duas regiões: do visível e do infravermelho (Moreira, 2008). A região do visível compreende toda radiação eletromagnética da faixa espectral de 400 a 700nm, sendo a maior parte desta radiação absorvida pelos pigmentos fotossintetizantes presentes nas folhas. Os pigmentos podem ser a clorofila (tipo A e tipo B) e, em menor quantida- de, carotenoides, xantofilas e antocianinas (Moreira, 2008). Devido às características dos diferentes pigmentos, a absorção da radiação é mais acentuada nos comprimentos de ondas de 480nm (clorofila A) e 680nm (clorofila B), além de apresentar uma absorção muito baixa entre 540 a 620 nm. Ainda, quando há a presença de mais de um pigmento, também ocorrem alterações nas regiões de absorção. A região do infravermelho compreende as radiações eletromag- néticas com comprimentos de onda entre 700 nm e 1 mm, sendo dividida em três partes: (1) infravermelho próximo (700 a 1300 nm); (2) infraverme- lho médio (1300 a 2500 nm); e (3) infravermelho distante (2500nm a 1 mm). Na região do infravermelho próximo, o comportamento da ra- diação eletromagnética é influenciado pelas propriedades ópticas da fo- lha, que são dependentes das estruturas celulares internas, bem como do conteúdo de água presente na folha. Essas características promo- vem uma baixa absorção nessa região espectral. Na região do infravermelho médio do espectro eletromagnético a reflectância da vegetação é caracterizada por uma redução dos valo- res da energia refletida devido à quantidade de água líquida presente na folha, com bandas de absorção entre 1400nm, 1900nm e 2500nm (Moreira, 2008). Todas essas observações a nível foliar são essenciais para compreender o comportamento espectral das diferentes coberturas ve- getais, de forma que através das informações coletadas pelos sensores seja possível a identificação de espécies e problemas relacionados ao manejo agrícola, ambientais, entre outros. Entretanto, também devemos considerar as outras partes das plantas, bem como o seu conjunto na formação de uma cobertura vegetal, pois essas partes também interferem nos padrões que são avaliados pelos sensores remotos, já que todos eles interagem com a radiação solar. O dossel vegetativo é o conjunto de todas as copas da vege- tação, em uma determinada área, independente da espécie; ou ainda, pode ser definido como tudo que está na parte aérea de uma comuni- dade de plantas e que está envolvido diretamente com as interações da 61 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S energia solar (Moreira, 2008) A interação da radiação solar com os dosséis vegetativos ocor- re pelos pigmentos das folhas, já que elas são as principais componen- tes e as mais visíveis de um núcleo vegetacional. Entretanto, quando se avalia o conjunto, é importante observar a porcentagem de cobertura do solo pelas plantas, que pode classificar o dossel em duas categorias: dossel incompleto e dossel completo (Moreira, 2008). O dossel pode ser classificado como incompleto quando apre- senta baixa porcentagem de cobertura do solo, por exemplo, quando uma cultura agrícola encontra-se em estágio inicial de desenvolvimento vegetativo. Neste caso, durante o crescimento da cultura, a energia re- fletida da área será a somatória das plantas e do solo. A influência dos valores de energia refletida vai diminuindo à medida que a vegetação atinge o seu máximo desenvolvimento. Quando a vegetação atinge o desenvolvimento máximo, o dos- sel passa a ser completo, o que é representado por uma cobertura ve- getal próxima a 100% (Moreira, 2008). Contudo, mesmo com a vegeta- ção atingindo o seu desenvolvimento máximo, há espécies vegetais que apresentam dosséis incompletos devido ao espaçamento das plantas, como nas plantações de café. O destino da radiação que incide em um dossel vegetativo de- pende de suas características como o comprimento de onda, o ângulo de incidência e polarização, além das próprias características do dossel e, em última análise, as folhas que compõem o dossel. As folhas, neste caso, passaram a ser de menor importância, pois, para que as suas características que sobressaiam, é importante que os elementos acima descritos favoreçam um determinado comportamento que que este se reflita no espectro eletromagnético. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DA ÁGUA E ELEMENTOS DE IDENTIFICAÇÃO A água é um dos recursos naturais mais importantes para a exis- tência e a manutenção da vida e se apresenta em três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. No caso do sensoriamento remoto, as proprie- dades físicas da água são muito importantes, pois elas interferem no comportamento espectral de diversos objetos que compõem a superfície terrestre, como também o seu próprio comportamento espectral. Desta forma,a absorção da radiação eletromagnética ocorre de maneira diferenciada para cada um dos estados físicos da água. Isso significa que, para a identificação da água ou corpos d’água nas áreas 62 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S de interesse, basta conhecer o comportamento espectral e identificá-lo por cor ou pela própria feição na paisagem. Na vegetação composta por folhas verdes, a água contida nas células e nos espaços intracelulares apresenta picos de absorção em 1300, 1750 e 2100 nm. Além disso, o comportamento da água no in- terior das folhas verdes, em termos de absorção de energia, é muito semelhante à absorção da energia pela água nas formas sólidas e ga- sosas, o que pode contribuir em processos de identificação de objetos. Existem alguns fatores que interferem na reflectância da água, como as partículas dispersas, a vegetação, a matéria orgânica dissolvi- da, entre outros. O fitoplâncton e a matéria orgânica nos ecossistemas aquáti- cos possuem uma relação próxima com a água, já que são distribuídos em função do seu movimento. O fitoplâncton, além de produzir matéria orgânica, também, juntamente com esta última, absorvem e espalham parte da radiação solar, interferindo, de alguma forma, nas propriedades ópticas da água. À medida que a concentração da matéria orgânica aumenta na água, a sua reflectância diminui devido ao aumento da absorção, em todo espectro do visível, sendo mais notável na região espectral do azul e do vermelho (Moreira, 2008). As partículas diversas que são transportadas pelas águas su- perficiais de origem pluvial e fluvial, pelo vento, pela erosão, entre outros, como os fragmentos de minerais provenientes de rochas e solos, também interferem na absorção da energia pela massa de água. A alteração da coloração e da granulometria podem aumentar ou reduzir a reflectância da água, além de modificar a amplitude dos espectros de reflectância, princi- palmente, nas faixas do vermelho e infravermelho próximo (Moreira, 2008). APLICAÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO O sensoriamento remoto pode ser aplicado em uma grande variedade de estudos relacionados às áreas ambientais, agricultura de precisão, georreferenciamento, planejamento do uso e da ocupação do solo e ainda, monitoramentos diversos. Um dos seus usos primeiros e fundamentais está associado ao mapeamento em diversas escalas. Por meio das imagens obtidas por sensores suborbitais e orbitais, é possível realizar diversos levantamentos sobre as características geológicas, geomorfológicas, de vegetação e de solos para finalidades diversas. E, a partir desses produtos, aplicá-los em situações mais específicas, além de permitir as comparações temporais. 63 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S Na área ambiental, o sensoriamento remoto pode ser aplicado em investigações voltadas à detecção de vulnerabilidades naturais e antrópi- cas dos diversos compartimentos que compõem uma paisagem. A partir dos dados obtidos pelos sensores, é possível predizer o tipo de solo e outras propriedades que podem ser propícias aos processos erosivos, por exemplo. Além disso, é possível acompanhar a evolução do desmatamen- to ou da recomposição de áreas de mata nativa ou de interesse ambiental. Em estudos e trabalhos que envolvam georreferenciamento, a utilização do sensoriamento remoto é muito interessante, pois per- mite a delimitação de áreas de interesses, como áreas de preservação ambiental, além de avaliar a cobertura vegetacional e, assim, planejar de forma mais assertiva o uso e a ocupação do solo. Ainda, o sensoria- mento remoto tem sido muito utilizado em estudos sobre o ordenamento territorial e planejamento urbano, de forma a contribuir na melhor orga- nização das cidades, bem como a sua expansão futura. Na área agrícola, o sensoriamento remoto, além de contribuir nas questões relacionadas ao georreferenciamento e a certificação de áreas para registro no Cadastro Ambiental Rural, também é aplicado em uma série de situações. Por exemplo, estudos para o acompanhamento do desenvolvimento de pastagens, degradação de solos e de cursos d’água, além da avaliação de manejo de culturas agrícolas. Ainda, através das propriedades relacionadas à reflectância, é possível aplicar os sensoriamentos remotos em estudos de exploração mineral, para a detecção de jazidas e de outros bens minerais. Para saber mais sobre a aplicação do sensoriamento remoto em pesquisas minerais, leia o capítulo “Sensoriamento remoto em ex- ploração mineral no Brasil, disponível no link: https://bit.ly/2XazUzm . O sensoriamento remoto, portanto, constitui-se em uma ferra- menta essencial para diversos levantamentos e estudos que possam ser realizados de maneira indireta e a distância. Além disso, essa ferra- menta permite a integração dos dados coletados com os Sistemas de Informação Geográfica, de modo a contribuir na geração de produtos cartográficos mais completos. 64 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO 1 Ano: 2018 Banca: UFU-MG Órgão: UFU-MG Prova: Engenheiro Car- tógrafo Nível: Superior O conhecimento do comportamento espectral dos objetos ter- restres é muito importante para a escolha da região do espectro eletromagnético em que se pretende adquirir dados. Existem ca- racterísticas básicas observadas no comportamento espectral dos objetos: vegetação, rochas, solos e água. Em relação a essas informações, assinale a alternativa INCORRETA. a) A vegetação sadia apresenta baixa absorção da energia eletromag- nética na região do espectro visível, que é capturada pela clorofila. Nes- se espectro visível, a absorção é mais fraca na região que caracteriza a coloração da vegetação. b) As rochas possuem características individuais em relação aos mine- rais que as compõem. Os minerais apresentam características decor- rentes de suas bandas de absorção. A absorção é o principal fator do comportamento espectral. c) Os solos são dominados pelas bandas de absorção de sua composi- ção, por isso os materiais constituintes é que definem o comportamento espectral, já que os principais fatores de constituição mineral são: ma- téria orgânica, umidade e granulometria. d) A água pode-se apresentar na natureza em três estados físicos, os quais apresentam comportamento espectral totalmente distintos. O comportamento espectral da água líquida pura apresenta baixa reflec- tância e máxima absorção. e) Todas as alternativas estão corretas. QUESTÃO 2 Ano: 2015 Banca: IESES Órgão: IFC-SC Prova: Biologia/Geociên- cias Nível: Superior Analise as assertivas abaixo e assinale a sequência correta: I. Solos com maiores ou menores teores de argila ou matéria orgâ- nica não influenciam a reflectância espectral dos solos. II. O único componente resultante da interação da radiação solar com as plantas que cobrem uma superfície e de importância no mapeamento de cobertura do solo é a reflectância. III. O estado físico da água não interfere no comportamento es- pectral, ou seja, a absorção da radiação eletromagnética ocorre da mesma maneira em cada estado físico. IV. O programa Landsat foi o primeiro programa de satélite de sen- 65 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S soriamento remoto destinado à observação dos recursos terrestres. A sequência correta é: a) Apenas a assertiva IV está correta. b) Estão incorretas apenas as assertivas I e III. c) Apenas a assertiva II está correta. d) Apenas as assertivas I, II e IV estão incorretas. e) Todas estão corretas. QUESTÃO 3 Ano: 2018 Banca: FUNDEP (Gestão de Concursos) Órgão: CODE- MIG Prova: Analista de Geoprocessamento Nível: Superior Analise as seguintes afirmativas sobre princípios de sensoriamen- to remoto e assinale com V as verdadeiras e com F as falsas. ( ) O incremento da resolução espacial da imagem implica no incre- mento de sua qualidade radiométrica. ( ) O comportamento espectraldos alvos terrestres é analisado pela resolução espectral da imagem. ( ) As imagens orbitais multiespectrais equivalem a imagens que apresentam diferentes bandas espectrais. ( ) O índice normalizado de diferença de vegetação (NDVI) é obtido pela combinação das bandas espectrais relativas à faixa do verme- lho e do infravermelho próximo. Assinale a sequência CORRETA. a) V, F, V e F. b) F, V, V e V. c) V, F, F e V. d) V, V, V e F. e) F, F, V e V. QUESTÃO 4 Ano: 2013 Banca: IBFC Órgão: PC-RJ Prova: Perito Criminal - Enge- nharia Ambiental Nível: Superior 66 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S As curvas espectrais contidas na figura representam a energia re- fletida por diferentes tipos de alvos da superfície terrestre. Con- forme se pode observar, cada um dos cinco alvos representados apresenta, nessa faixa do espectro eletromagnético, um compor- tamento espectral típico o que o diferencia dos demais. Assim, é possível traçar curvas espectrais de todos os alvos da superfície terrestre, desde que exista um equipamento capaz de registrar es- sas quantidades de energias. Nestes termos, a curva indicada com a letra X, dentre as cinco pos- sibilidades descritas nas alternativas, representa: a) Água. b) Solo arenoso. c) Grama. d) Concreto. e) Asfalto. QUESTÃO 5 Ano: 2010 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: Técnico de Exploração de Petróleo Júnior Nível: Médio Um dos propósitos do Sensoriamento Remoto é identificar a natu- reza e, se possível, as propriedades dos alvos que se encontram sobre a superfície terrestre a partir do estudo da sua interação com a energia eletromagnética, que é refletida ou emitida por eles, atra- vessa a atmosfera e é captada pelo sensor. Nesse contexto, janelas atmosféricas são definidas como: a) A área total da cena imageada pelo sensor em cada órbita/ponto. b) Os setores de uma cena que não estão afetados por cobertura de nuvens. c) Os setores de uma cena que estão afetados por cobertura de nuvens. d) As regiões do Espectro Eletromagnético em que a atmosfera é opaca à radiação. e) As regiões do Espectro Eletromagnético em que a atmosfera é relati- vamente transparente à radiação. QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE O Google Earth é um software que utiliza imagens de satélite armaze- nadas na internet, com o objetivo de massificar e facilitar o uso desses produtos em diversas aplicações. É uma ferramenta muito interessan- te e gratuita para levantamentos prévios, contribuindo, até mesmo, na escolha dos produtos mais adequados para a realização de análises mais detalhadas. Neste sentido, de que forma os levantamentos prévios podem ser realizados através do Google Earth, e como eles podem con- 67 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S tribuir na escolha de outros produtos? TREINO INÉDITO Com relação às resoluções de uma imagem obtida por sistemas senso- res e suas características, relacione a primeira e a segunda coluna, e marque a alternativa que represente a sequência correta: a) 1 – 2 – 3 – 4. b) 2 – 1 – 4 – 3. c) 3 – 4 – 2 – 1. d) 4 – 3 – 1 – 2. e) 4 – 3 – 2 – 1. NA MÍDIA SENSORIAMENTO REMOTO PODE AJUDAR NA PROTEÇÃO DE TERRAS INDÍGENAS As imagens de satélites detalham padrões dos alvos de interesse, como os diferentes tipos de vegetação, a presença de corpos d'água, solo exposto, área urbana. Mapas digitais e fotografias aéreas são alguns dos produtos gerados pela tecnologia geoespacial. Hoje, o Brasil conta com mais de seiscen- tas terras indígenas demarcadas em todo seu território, o que represen- ta uma área de aproximadamente 1.181.511,25 km². Dessa área, cerca de 98,23% fazem parte da chamada Amazônia Legal, que engloba os estados do país onde há a presença da floresta. Fazem parte do grupo, além de todos os estados da região Norte, o Maranhão e o Mato Grosso. Por conta do tamanho, monitorar as ocorrências de desmatamento e degradação das terras indígenas e acompanhar as mudanças de uso e ocupação do solo exige esforço das autoridades brasileiras. Fonte: INFORCHANNEL Data: 04 abril. 2020. Leia a notícia na íntegra: https://inforchannel.com.br/sensoriamento-re- moto-pode-ajudar-na-protecao-de-terras-indigenas/ 68 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S NA PRÁTICA Uma das aplicações do sensoriamento remoto é na área da saúde, atra- vés de levantamento de áreas epidêmicas, ou seja, áreas onde se con- centram uma determinada enfermidade, como a dengue. A partir dos produtos do sensoriamento remoto, juntamente com dados numéricos gerados pelos órgãos de saúde, é possível compartimentar uma deter- minada área de acordo com o número de casos em cada local. Desta forma, é possível criar uma ferramenta não só para entender a dinâmica da epidemia, mas, também, de encontrar elementos naturais ou artificiais que, muitas vezes, não são vistos em campo, como casas abandonadas, áreas como acúmulo de água, entre outros. Assim, tor- na-se possível uma fiscalização mais efetiva de combate, bem como concentrar as ações referentes à prevenção, por meio de planejamento dos itinerários nas áreas mais afetadas. PARA SABER MAIS Vídeo sobre o assunto: A planetary perspective with LANDSAT and Google Earth Engine (2013) (apesar de ser em inglês, a explicação com as imagens e suas diferenças são compreensíveis). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Ezn1ne2Fj6Y>. Vídeo sobre o assunto: LANDSAT 8: band by band (2016) (apesar de serem em inglês, os esquemas mostrando a composição das camadas para a formação da imagem são compreensíveis). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=A6WzAc1FTeA>. 69 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S GABARITOS CAPÍTULO 01 QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE – PADRÃO DE RESPOSTA O sensoriamento remoto pode ser definido como um conjunto de tec- nologias que tem por objetivo a coleta de informações, de maneira in- direta, de objetos ou áreas da superfície terrestre através de sistemas sensores. Uma das peculiaridades do sensoriamento remoto, portanto, é a capacidade de coleta de informações de maneira remota e indireta, ou seja, sem contato físico com o alvo de interesse. Graças a essas particularidades, o sensoriamento remoto tem se tornado uma ferramenta essencial em diversas áreas do conhecimento, devido a interação das características físicas, químicas biológicas dos alvos, é possível identificá-los, além de permitir o seu monitoramento e avaliação, de acordo com os objetivos de cada estudo e/ou levantamento. TREINO INÉDITO Gabarito: B 70 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S CAPÍTULO 02 QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE – PADRÃO DE RESPOSTA Os sistemas sensores, com relação ao nível de aquisição de dados, podem ser classificados em sensores terrestres, sensores suborbitais e sensores orbitais. Os levantamentos realizados por sensores a nível terrestre tem por objetivo a realização de pesquisas básicas sobre como os objetos ab- sorvem, refletem e emitem radiação. Esses dados geram informações so- bre como os objetos podem ser identificados pelos sensores orbitais. Os sensores suborbitais são aqueles em que operam por meio de equi- pamentos acoplados a aeronaves tripuladas, e geram como produtos as fotografias aéreas, usadas para diversas finalidades, além de câmeras de vídeo e radares. Já os sensores a nível orbital produzem dados que são muito utilizados em levantamentos variados, de acordo com a distância entre o sensor e a superfície terrestre, e são utilizados para as mais diversas finalidades, sendo executados por balões meteorológicos e por satélites. TREINO INÉDITO Gabarito: D 71 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S CAPÍTULO 03 QUESTÕES DE CONCURSOS QUESTÃO DISSERTATIVA – DISSERTANDO A UNIDADE – PADRÃO DE RESPOSTA Por meio doGoogle Earth, é possível realizar os levantamentos prévios para escolher os produtos e sensores para a realização de investiga- ções diversas. O Google Earth trabalha com uma biblioteca de imagens com vários tipos de sensores, orbitais e suborbitais, de modo que pode fornecer informações até um determinado limite de detalhe. A partir do momento em que as necessidades forem avaliadas, esco- lhem-se os sistemas sensores e os adequados para a realização dos trabalhos, de acordo com os objetivos do levantamento. TREINO INÉDITO Gabarito: C 72 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S ABSORTÂNCIA: é a razão entre o fluxo da radiação absorvida por uma superfície e o fluxo incidente sobre ela, representando, portanto, o fator de absorção. REFLECTÂNCIA: refere-se à proporção que existe entre o fluxo de radia- ção eletromagnética incidente em uma superfície e o fluxo que é refletido. TRANSMITÂNCIA: é a razão existente entre a quantidade de luz que atravessa um meio e a quantidade de luz que sobre ele incide. 73 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S CONCEIÇÃO, R. S. da. COSTA, V. C. Cartografia e geoprocessamen- to. V. 2. 264p. Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ, 2013. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE. Manual Técnico de Geomorfologia. 2 ed. Rio de Janeiro: Fundação IBGE, 2009. MORAES, E. C. Fundamentos de Sensoriamento Remoto. Notas Técnicas. São José dos Campos: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2002. MOREIRA, M. A. Fundamentos do sensoriamento remoto e metodolo- gias de aplicação. São José dos Campos: Instituto Nacional de Pesqui- sas Espaciais, 2008. 74 SE N SO R IA M E N TO R E M O TO - G R U P O P R O M IN A S