sensoriamento remoto

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Os sistemas de varredura mecânica compõem-se basicamente de um espelho giratório que “varre” a superfície imageada e focaliza a energia proveniente do solo sobre um detetor pontual. Assim sendo, a imagem é construída ponto a ponto a cada variação instantânea da posição do espelho.

Os imageadores baseados em matrizes lineares de detetores utilizam sistemas ópticos de grande campo de visada, o que permite que toda a faixa perpendicular ao deslocamento da plataforma seja imageada instantaneamente. A medida que a plataforma se move ao longo da órbita, linhas sucessivas são imageadas pela matriz linear e amostradas por um multiplexador responsável pela transmissão dos sinais. Esse sistema tem diversas vantagens dentre as quais a possibilidade de um maior tempo de integração do sinal em cada detetor, o que aumenta a razão sinal/ruído (nível de ruído do detetor baixo em relação ao sinal registrado). Outra característica interessante é a ausência de partes móveis (tais como o espelho giratório) sujeitas a desgaste mecânico ao longo do tempo de operação do sensor. O sistema apresenta também algumas desvantagens, dentre as quais o grande número de detetores envolvidos e necessidade de intercalibração entre eles e aumento da necessidade de processamentos para correção radiométrica dos dados.

A Tabela 3.2 permite comparar os três sistemas de imageamento eletro-óptico, suas vantagens e desvantagens.

Tabela 3.2 – Comparação entre os diferentes sistemas de imageamento (Fonte: Elachi, 1987)

Tipo Vantagem Desvantagem

Sistema de Quadro (varredura eletrônica)

Baixa resolução espectral Dados em formato digital Boa fidelidade geométrica

Limitação da área da superfície foto-sensível

Varredura MecânicaDetetores simples

Sistema ótico de pequeno campo de visada

Ampla capacidade de cobertura perpendicular ao deslocamento da aeronave

Possibilidade de alta resolução espectral.

Pequeno tempo de integração do sinal.

Partes móveis

Mais susceptível a distorções geométricas.

Matriz Linear de Detetores (pushbroom)

Grande tempo de integração para cada detetor

Grande fidelidade geométrica perpendicularmente ao deslocamento da plataforma

Sistema ótico com amplo campo de visada (mais pesado, mais sujeito a distorções óticas).

Um dos elementos críticos dos sistemas imageadores são os detetores. Há dois tipos básicos de detetores: os detetores térmicos e os detetores quânticos. Nos detetores térmicos, a energia radiante é absorvida e convertida em energia calorífera. O aquecimento sofrido pelo detetor é proporcional a energia absorvida, e provoca mudança na resistência, no caso de piranômetros e bolômetros, ou de voltagem no caso de um termopar. Os detetores quânticos respondem diretamente ao número de fótons incidentes, embora também seja sensível à energia do fóton. Existem diferentes tipos de detetores quânticos tais com os detetores fotovoltáicos, fotocondutores e fotoemissores. Um detetor fotovoltáico consiste de uma célula em que duas substâncias distintas encontram-se em contato. A luz incidente sobre a célula gera uma diferença

Introdução ao Sensoriamento Remoto de potencial elétrico entre as duas substâncias e como conseqüência, gera uma corrente elétrica proporcional à diferença de potencial. Os fotocondutores se baseiam na descoberta de que a condutividade de certos materiais aumenta com a incidência de radiação eletromagnética. Como a condutividade aumenta proporcionalmente à energia incidente, a corrente elétrica produzida pelo fotocondutor é proporcional a energida detectada. Os fotoemissores, também chamados de detetores fotoelétricos, consistem de um tubo de vácuo contendo um eletrodo carregado positivamente (anodo) e um eletrodo carregado negativamente (catodo). Quando a luz incide sobre catodo os fótons, desalojam os eletrons da superfície. Esses eletrons são conduzidos até o anodo gerando um corrente.

A Figura 3.18 mostra uma relação de alguns detetores e suas faixas de atuação dentro do espectro eletromagnético.

UV Visível Infraverme lho proximo

Infravermelho médio Infravermelho termal

Infravermelho distante

Olho humano Filme pancromático Filme infravermelho colorido RBV Tubo fotomultiplicador

Fotodiodo de silício

Telureto de Mercúrio-cadimio

Comprimento de onda (µµµµm)

Fig. 3.18 – Detetores e suas respectivas faixas de sensibilidade (Adaptado de Slater, 1980).

3.7 Sistemas sensores: RADAR 3.7.1Conceitos básicos

A palavra RADAR é um acrônimo da expressão “Radio Detection ad

Ranging”, (que poderia ser traduzido grosseiramente por detecção de ondas de radio e de distâncias). Um RADAR executa três funções básicas: 1) ele transmite um pulso de microondas em direção a um alvo; 2) ele recebe a porção refletida do pulso transmitido após este haver interagido com o alvo (a porção refletida recebe o nome de energia retro-espalhada); 3) ele registra a potência, a variação temporal e o tempo de retorno do pulso retro-espalhado. A configuração básica de um sistema RADAR pode ser observada na Figura 3.19.

Introdução ao Sensoriamento Remoto

Fig. 3.19 – Configuração básica de um sistema RADAR

O sinal retro-espalhado pelo alvo é influenciado pelas características do pulso incidente (comprimento de onda, polarização), pela geometria do sistema radar em relação à superfície terrestre, a geometria local, ou seja a geometria do pulso em relação ao alvo.

O sistema RADAR transmite um pulso de microondas numa direção perpendicular ao deslocamento da plataforma. A direção de transmissão do pulso é conhecida como “range” ou alcance. O sensor é capaz de determinar as distâncias relativas dos objetos da superfície ao longo dessa direção a partir da análise do tempo que a pulso emitido leva para “viajar” até o objeto e retornar ao sensor. O sinal proveniente de um objeto localizado mais próximo ao sensor levará menos tempo para retornar do que um objeto localizado mais distante.

A imagem de RADAR é construída na medida em que a plataforma avança e sucessivos pulsos são transmitidos e recebidos pela antena, como pode ser observado na Figura 3.20.

Fig. 3.20 – Processo de imageamento através de um sistema RADAR

Como anteriormente mencionado, os sistemas RADAR medem a distância e a potência recebida de pulsos emitidos por um antena. Esses pulsos de energia transmitidos pelas

Introdução ao Sensoriamento Remoto antenas de radar se caracterizam por ondas eletromagnéticas com comprimentos que variam de 1m a 1mm (ou freqüências entre 0,3 GHz e 300 GHz).

Do ponto de vista das atividades de sensoriamento remoto, o fato dos sistemas de RADAR operarem nesses comprimentos de onda, traz algumas vantagens:

• As microondas são passíveis de penetrarem núvens, chuva, fumaça e neblina. Em comprimentos de ondas menores (6 cm) chuvas e núvens espessas podem afetar o sinal de radar;

• As microondas são sensíveis a propriedades distintas daquelas que afetam a radiação na região do visível e infravermelho. As imagens de radar apresentam informações que são qualitativamente e quantitativamente diferentes daquelas registradas em imagens ópticas, sendo portanto, complementares àquelas.

Ao contrário dos sistemas ópticos, os sensores de microondas operam em bandas específicas para as quais foram associadas letras. As bandas em uso atualmente encontram-se resumidas na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 – Bandas de operação de sistemas RADAR e suas aplicações (Fonte:RADARSAT,

BandaComprimento de onda

(cm) Freqüência (GHz)

Principal Aplicação

C3,8-7,54,0-8,0Monitoramento de gelo e aplicações oceanográficas.

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