Entende-se por sensoriamento remoto toda
coleta de dados sobre um objeto ou fenômeno sem que ocorra contato
físico entre o mesmo e o coletor. Estes dados por sua vez são em ultima
análise radiação eletromagnética (REM) refletida ou emitida pelo objeto
em estudo. Cabe aos sistemas sensores, instrumentos principais do
sensoriamento remoto, a captação desta radiação e conversão para uma
forma que possibilite análises e interpretações. Estas Informações são
utilizadas para o planejamento de grandes áreas pois permitem uma visão
sinóptica da área.
Quando o sistema sensor transforma a REM
recebida em uma imagem o denominamos sistemas imageadores, caso
contrário estes são denominados não-imageadores. Com relação a fonte de
REM classificamos os sensores em ativos, que possuem sua própria fonte
de REM, e passivos que necessitam de uma fonte externa para operar,
normalmente o sol.
Ao produto final dos sistemas sensores
atribuímos características básicas que definem a capacidade de
distinguir respostas (em forma de REM) do objeto em estudo, em outras
palavras a resolução, ou poder de resolução quando se trata do sensor.
São elas a resolução espacial, espectral e radiométrica, que serão
explicadas adiante.
Os sistemas não-imageadores mais
utilizados são os radiômetros, cuja a principal função no assunto que
vamos desenvolver é a calibração dos dados. De acordo com o processo de
formação da imagem, classificamos os sistemas imageadores em
fotográficos, elétro-ópticos (satélites) e radar.
Os dados obtidos pelos diversos sistemas
sensores em questão se prestam a diversos usos ficando a definição de
qual sistema utilizar em função da informação a ser obtida, da resolução
necessária e do capital disponível para o mesmo.
Uma vez obtidos, estes dados devem ser
então tratados e interpretados, de forma analógica ou digital para a
obtenção da informação em questão.
Princípios básicos
Três elementos são fundamentais para o funcionamento de um sistema de Sensoriamento Remoto:
a) Objeto de estudo;
b) Radiação Eletromagnética;
c) Sensor.
Pelo princípio da conservação da energia,
quando a radiação eletromagnética incide sobre a superfície de um
material, parte dela será refletida por esta superfície, parte será
absorvida e parte pode ser transmitida, caso a matéria possua alguma
transparência. A soma desses três componentes (Reflectância, Absorbância
e Transparência) é sempre igual, em intensidade, à energia incidente.
O que nossos olhos percebem como cores
diferentes são, na verdade, radiação eletromagnética de comprimentos de
onda diferentes. A cor azul corresponde ao intervalo de 0,35 a 0,50 µm, a
do verde vai de 0,50 a 0,62 µm e a do vermelho, de 0,62 a 0,70 µm (os
intervalos são aproximados, e variam segundo a fonte de consulta). Estes
intervalos também são conhecidos como "regiões". Abaixo do vermelho,
está a região do infravermelho, e logo acima do azul está o
ultravioleta.
Os sensores remotos medem as intensidades
do Espectro eletromagnético e, com essas medidas, obtém imagens nas
regiões do visível (azul, verde e vermelho) ao infravermelho medem a
intensidade da radiação eletromagnética refletida em cada intervalo
pré-determinado de comprimento de onda.
Tipos e utilização
O sensoriamento remoto pode ser em nível terrestre, sub-orbital e orbital.
Os representantes mais conhecidos do
nível sub-orbital são as também chamadas fotografias aéreas, utilizadas
principalmente para produzir mapas. Neste nível opera-se também algumas
câmeras de vídeo e radares.
No nível orbital estão os balões
meteorológicos e os satélites. Os primeiros são utilizados nos estudos
do clima e da atmosfera terrestre, assim como em previsões do tempo. Já
os satélites também podem produzir imagens para uso meteorológico, mas
também são úteis nas áreas de mapeamento e estudo de recursos naturais.
Ao nível terrestre são feitas as
pesquisas básicas sobre como os objetos absorvem, refletem e emitem
radiação. Os resultados destas pesquisas geram informações sobre como os
objetos podem ser identificados pelos sensores orbitais.
Desta forma é possível identificar áreas
de queimadas numa imagem gerada de um satélite, diferenciar florestas de
cidades e de plantações agrícolas e até identificar áreas de vegetação
que estejam doentes ou com falta de água.
Sensoriamento remoto e a agricultura
A tecnologia de sensoriamento remoto
apresenta um grande potencial para ser utilizada na agricultura. Através
desta técnica, é possível obter informações sobre:
a) Estimativa de área plantada;
b) Estimativa de produção agrícola;
c) Vigor vegetativo das culturas;
d) Manejo agrícola em nível de país, estado, município ou ainda em nível de microbacia hidrográfica ou fazenda.
Os satélites de recursos naturais, ou
seja, aqueles satélites que foram construídos para observar e coletar
dados da superfície terrestre, por exemplo, a área ocupada com floresta,
carregam a bordo dispositivos que coletam estes dados. Esses
dispositivos são os sensores. Este tipo de satélite carrega a bordo um
conjunto de sensores (sistema sensor) que operam em diferentes faixas do
espectro eletromagnético. Devido a isso temos uma coleta da energia
refletida em forma multiespectral. Além disso, eles passam num mesmo
ponto da superfície terrestre de tempo em tempo. Com esta repetitividade
dos satélites, podemos obter dados de uma área agrícola várias vezes,
durante seu ciclo de crescimento e desenvolvimento. Isso, permite criar
um banco de dados com informações multitemporais.
No caso de culturas agrícolas, a radiação
refletida que é coletada pelos sistemas sensores traz informações que
podem estar relacionadas, por exemplo, com o tipo de cultura plantada,
com as condições fenológicas ou nutricionais da cultura e,
consequentemente, com a produtividade, podendo, assim, estimar a
produção da cultura agrícola.
Como exemplo, as imagens do sensor TM, do
satélite Landsat, enfatizam o aspecto multiespectral e multitemporal,
característico de regiões de intensa prática agrícola. A banda TM3
permite a observação em cinza escuro para culturas anuais, devido à
absorção da energia solar pelas plantas, para realizar a fotossíntese.
Já na banda TM4 (infravermelho próximo) as culturas anuais apresentam
tonalidade cinza claro, devido a alta reflectância da energia incidente
espectral. Neste tipo de sensor existem diferenças de tonalidade para
culturas que apresentem arquitetura diferenciadas, em função da maior ou
menor refletância da radiação solar. Folhas planiformes, como a cultura
da soja, apresentam refletância maior na região do infravermelho
próximo, enquanto que culturas com folhas mais eretas, como a cultura do
milho, permitem que uma maior quantidade de radiação penetre na cultura
e, consequentemente, apresentem uma menor quantidade refletida.
Por outro lado, ao associar, através de
cores, as informações das bandas e gerar uma composição colorida (Figura
1), que foi gerada adicionando as cores, azul na banda TM3, o verde na
banda TM4 e o vermelho na banda TM5, nota-se que as áreas de soja estão
apresentadas em amarelo-esverdeado e o milho em verde, mostrando que
existem diferenças espectrais nessas duas culturas.
Figura 1 - Composição colorida das bandas TM3 (azul), TM4 (verde) e TM5 (vermelho) mostrando diferentes ocupações do solo.
Além das características multiespectrais e
multitemporais das imagens do satélite, o especialista em sensoriamento
remoto utiliza também elementos da fotointerpretação tais como a forma,
sombreamento e textura. Por exemplo, para distinguir áreas irrigadas
por sistema de pivô central de outros métodos de irrigação o analista
baseia-se na forma (Figura 2).
Figura 2 - Áreas irrigadas pelo sistema de pivô central.
O grande impedimento para se obter
imagens de satélite, durante o período da safra, é a presença de nuvens.
Elas impedem que a energia refletida e/ou emitida pelos alvos da
superfície terrestre chegue até o sensor a bordo do satélite. A
frequente cobertura de nuvens impede a obtenção de imagens livres de
nuvens e impõe sérias limitações ao uso operacional das técnicas de
sensoriamento remoto para estimativa de safras. Para contornar este
problema existem alternativas relacionadas tanto com os sistemas
sensores quanto com o sistema de coleta das informações.
Além disto, em virtude das limitações
tecnológicas, é difícil obter imagens com alta resolução temporal e
espacial. Em geral, quanto maior for a resolução espacial de uma imagem
maior será o tempo que o satélite leva para retornar a uma mesma área em
função da estreita órbita de imageamento.
O INPE vem realizando pesquisas
relacionadas com a identificação e o mapeamento de áreas agrícolas,
destacando-se as seguintes pesquisas:
a) Seleção das culturas agrícolas passíveis de serem mapeadas através de imagens de satélites;
b) Definição da área mínima, no terreno, possível de ser identificada nas imagens de satélites;
c) Comportamento espectral de culturas agrícolas;
d) Estabelecimento dos períodos adequados para aquisição de imagens visando a identificação de culturas agrícolas;
e) Métodos de estimativa da precisão e exatidão dos mapas temáticos;
f) Utilização de algoritmos de classificação para mapear áreas agrícolas.
José Luis da Silva Nunes
Eng. Agrº, Dr. em Fitotecnia
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