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2. Fundamentos do sensoriamento
remoto
O sensoriamento remoto
fundamenta-se na propagação de radiação eletromagnética (*) em forma de
ondas e sua interação com alvos naturais (nuvens, superfícies continentais
e oceânicas, aerossóis etc...). Os sinais que atingem um sensor a bordo de
um satélite são de caráter eletromagnético.
O espectro eletromagnético
compreende uma vasta gama de comprimentos de onda, classificadas por
região: raios gama, raios X, ultravioleta, visível, infravermelho,
microondas, e ondas de rádio.
(*)radiação eletromagnética:
forma de energia que se propaga através do espaço.
Para a
compreensão da técnica de sensoriamento remoto é fundamental que se
conheça as principais características dos espectros de emissão do Sol e da
Terra: A principal fonte de energia para os fenômenos que ocorrem em nosso
planeta é a radiação solar (ou radiação de ondas curtas). Esta é
concentrada principalmente na região do visível (entre cerca de 0.4 a
0.7µm). Ao interagir com o sistema Terra-atmosfera, a radiação solar sofre
uma série de transformações sendo então reemitida para o espaço na forma
de radiação terrestre (ou radiação de ondas longas). Concentra-se
principalmente no infravermelho termal (entre cerca de 4 a 100µm).
3. Características das imagens do
visível e do infra-vermelho
3.1. Visível
(VIS): imagem do visível é resultado da reflexão da radiação
solar, pelas nuvens e pela superfície da Terra. O brilho neste tipo de
imagem é uma indicação do albedo (*) dos alvos: tons claros representam
área de alto albedo e tons mais escuros representam áreas de baixo albedo.
O brilho de uma nuvem, conforme vista do espaço, é afetada pela posição
angular da nuvem em relação ao sensor e ao Sol, na hora da observação e
pela refletividade da própria nuvem . A refletividade , por sua vez, está
relacionada com a profundidade da nuvem, distribuição e tamanho das gotas,
composição (gotas de água ou gelo) e conteúdo de água líquida.
(*) albedo: é a porcentagem da radiação solar refletida.
3.2. Infravermelho (IR): Os
sensores de radiação infravermelho medem a energia emitida pela superfície
e pela atmosfera da Terra. A quantidade de energia emitida depende da
temperatura da fonte radiativa. Na imagem do infravermelho, por convenção,
tons claros representam áreas frias e tons escuros representam áreas
quentes.
4. Base para interpretação de
imagens:
Em geral as medidas dos satélites
são indiretas e requerem interpretação. Não é uma técnica auto-suficiente,
isto é, não elimina a necessidade de outros tipos de dados. A
interpretação de imagens segue um processo intuitivo. Este processo é
baseado em três aspectos de interpretação:
4.1.
Variações no campo espectral: Neste aspecto devemos considerar
que tudo que conseguimos distinguir em uma imagem visível ou infravermelha
decorre de variações do campo espectral das várias superfícies presentes
(nuvens, solo,água). Devemos raciocinar associando qualquer superfície em
uma imagem com a energia que dela provém; ou seja, temos que pensar em
níveis de energia refletida (VIS) ou emitida (IV).
Assim uma
imagem do visível deve ser interpretada da seguinte maneira:
A) A
imagem visível representa radiação refletida em uma faixa do espectro que
nossos olhos podem captar.
B) Se a cor é branca, e a intensidade é
forte, então a superfície reflete muita radiação (Esta superfície deve
então ser ou uma nuvem densa, ou neve como por exemplo).
Para a
imagem do infra vermelho:
A) A imagem infravermelha representa
radiação emitida em uma faixa do espectro que nossos olhos não podem
captar.
B) Se a cor é cinza escuro, então a superfície emite pouca
radiação por estar relativamente quente (Esta superfície deve ser então
uma nuvem baixa como por exemplo).
4.2.
Variações do campo espacial: Por variações no campo espacial em
uma imagem visível ou infravermelha, entende-se as diferentes
características geométricas que auxiliam na identificação das várias
superfícies como forma, tamanho, textura, padrão característico e
localização geográfica. Uma nuvem cumulonimbus ativa e isolada apresenta
uma forma típica de uma "pipoca estourada". Ao fazermos esta inferência
estamos levando em conta a forma, o tamanho, a textura e certamente a
experiência prévia no seu reconhecimento.
Quando em regiões costeiras
de uma imagem identificamos nuvens resultantes da brisa marítima, estamos
automaticamente utilizando a localização geográfica das nuvens como um
elemento para explicar sua formação e localização.
No caso de padrões
específicos, a presença de ciclones (centros de baixa pressão) com nuvens
dispostas em espiral, é um exemplo de padrão que passa a se tornar
facilmente identificavel à medida que se adquire experiência.
A
análise do campo espacial é sempre feita em conjunto com a espectral.
4.3.
Variações do campo temporal: Este aspecto da interpretação leva
em conta variações que ocorrem no decorrer do tempo. Com elas acompanhamos
a formação e dissipação de sistemas convectivos, o avanço de uma frente
fria, a penetração de uma brisa marítima entre outros fenômenos
meteorológicos.
5.Tratamento digital básico:
A área de tratamento digital de
imagens encontra-se em franco desenvolvimento de modo que a cada dia
aparecem novas metodologias destinadas a auxiliar o tratamento e
interpretação de dados de sensoriamento remoto. Algumas dessas técnicas
foram consagradas pelo uso e implementadas em caráter operacional.
5.1.
Animação: Esta técnica é bastante utilizada no monitoramento de
sistemas meteorológicos e consiste em visualizar, no monitor de vídeo, uma
sequência temporal das imagens quadro a quadro, pelo processo de animação
convencional. O intervalo de tempo é ditado pela resolução espacial e
escala dos fenômenos a serem analizados . Imagens de satélite normalmente
exibem nuvens que se movem em relação à Terra.
5.2. Zoom
(ampliação): A técnica de ampliação de setores da imagem é o
recurso utilizado quando se busca um maior detalhamento do fenômeno
meteorológico de interesse. Isto é particularmente importante quando a
imagem completa não pode ser visualizada com resolução espacial plena, em
vista das limitações da resolução do monitor de vídeo. Neste caso,
setoriza-se a imagem, escolhendo-se áreas menores de modo a maximizar a
resolução espacial.
5.3.
Técnicas de realce: Esta é uma técnica utilizada para aumentar
o contraste e a nitidez de uma imagem com a finalidade de facilitar a
interpretação. Cada elemento na imagem digital possui um numero (count) ao
qual pode ser atribuido uma tonalidade de cinza ou uma cor, correspondente
às radiâncias medidas. Realce é um ajuste no nível de cinza (ou cor) que
produz uma imagem digital com os níveis de cinza (ou cores) alterados
conforme alguma regra pré-estabelecida. Técnicas de realce podem ser
utilizadas para a identificação de atividade convectiva severa.
6. Características principais das
imagens Infravermelho divulgadas pelo IPMet
Fonte:
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Satélite: GOES 8
Resolução espacial: 10,14 x 13,29 km
Resolução radiométrica: 4 bits (16 níveis)
Resolução temporal mínima: 3 horas
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