Sensoriamento Remoto: definição e princípios

O Sensoriamento Remoto é um conjunto de técnicas que permite a obtenção de informações sobre objetos (ou alvos) sem contato direto com o mesmo.

É através do sensoriamento remoto, por exemplo, é que possível quantificar a redução da cobertura vegetal de uma determinada área sem necessariamente realizar um campo e contar cada espécie desmatada.

Para realizar esta função, são necessários equipamentos dotados de sensores capazes que captar a energia emitida e refletida pelos objetos. Estes equipamentos podem ser satélites, aviões ou até balões.

Mas, como um sensor é capaz de diferenciar objetos através da energia emitida e refletida?

Aqui, é necessário esclarecer um conceito físico. Todos os objetos existentes na Terra são capazes, em algum grau, de absorver, transmitir, emitir e refletir energia. Esta energia pode ser térmica, sonora, eletromagnética, luminosa, etc.

Para o Sensoriamento Remoto, o Sol serve como uma importante fonte de energia, embora não seja a única.

Esta energia emitida e refletida varia de objeto para objeto, a depender do pigmento e da textura do material, por exemplo. Objetos mais escuros, em geral, absorvem mais energia que objetos mais claros (por isso a sensação de maior calor em dias quentes quando se veste uma camisa preta), mas, ao mesmo tempo, emitem uma quantidade de energia muito menor que objetos de cores claras.

De forma similar, objetos que são maus absorvedores são bons refletores, enquanto objetos que são bons absorvedores, são maus refletores. Logo, objetos escuros refletem pouca energia recebida pelo Sol, enquanto objetos claros, como a neve, refletem muita energia solar.

Objetos têm diferentes respostas à energia recebida. Elaboração própria.

Com base neste princípio, é possível captar a energia refletida e emitida por uma superfície x e comparar com a energia captada de uma superfície y, podendo-se inferir que a superfície x é coberta por vegetação e a superfície y por solo exposto, por exemplo.

Os Satélites e os sensores

Cada satélite artificial lançado na órbita terrestre pode ser um ou mais sensores. São os sensores os responsáveis por captar a informação refletida de cada corpo na superfície terrestre.

Cada sensor, por sua vez, tem diferentes bandas, que cobrem diferentes trechos do espectro eletromagnético.

Vamos lembrar novamente das aulas de física. Espectro eletromagnético é a organização dos diferentes comprimentos de onda em um espectro, que vai desde comprimentos de onda grandes (rádio) até comprimentos de onda curtos (raios gama).

Espectro eletromagnético. Imagem: Khemis/Wikipedia.

Entre estes dois extremos está a luz visível (as cores que enxergamos, do violeta ao vermelho), o infra-vermelho, com comprimento de onda imediatamente superior ao da luz vermelha, e o ultra violeta, com comprimento de onda imediatamente inferior ao da luz violeta. É neste trecho do espectro que os principais sensores trabalham.

O sensor TM, por exemplo, que é usado pelos satélites da missão Landsat, opera em sete (7) bandas nos seguintes comprimentos de onda: azul, verde, vermelho, infra-vermelho próximo, infra-vermelho termal e infra-vermelho médio, sendo duas neste último.

O sensor MSS, outro que é usado nos satélites Landsat, opera com quatro bandas em uma faixa espectral bem menor: vai do verde ao infra-vermelho próximo. Diz-se, logo, que o sensor MSS tem uma resolução espectral menor que o sensor TM.

Bandas de alguns sensores e respostas espectrais de alguns tipos de objeto.

Assim, é possível trabalhar com a análise do espaço de maneira muito mais precisa. Por exemplo, se a superfície x e a superfície y refletem uma quantidade de energia muito similar na faixa do infra-vermelho próximo, com um sensor que trabalhe no infra-vermelho médio é possível fazer uma diferenciação melhor entre as duas superfícies. Mais que isso: é possível realizar composições usando mais de uma banda, capazes que diferenciarem com muito mais clareza ambientes similares.

Sensor ativo x Sensor passivo

Existe uma diferenciação importante entre sensores, que diz respeito à emissão de energia e ser refletida.

Alguns sensores são capazes de emitir um pulso energético, recolhendo em seguida a informação acerca da reflexão deste pulso. É o caso, por exemplo, de radares. Este tipo de equipamento é capaz de emitir ondas com grande comprimento de onda (micro-ondas) e realizar diferenciações na superfície conforme a resposta a esta onda específica.

Já sensores passivos são aqueles que dependem da energia emitida por outro objeto – no caso mais comum, do Sol – para realizar as medições de energia refletida. É o tipo mais comum de sensor que é lançado em órbita. Apesar de ser mais barato e de sua aferição ser mais simples, depende de condições atmosféricas.

Diferença entre sensores ativos e sensores passivos. Elaboração própria.

Geração de imagens de satélite

Entendido os princípios da captação de informações espectrais por sensores, podemos então falar sobre a geração de imagens de satélite.

Ao contrário do que se imagina, uma imagem de satélite não é uma fotografia comum tirada por um satélite, pois, como vimos, ela também pode ser gerada fora do espectro visível. Mas, se não podemos ver estes estas ondas, como é possível gerar uma imagem?

Inicialmente, partimos de uma matriz vazia. Isto é, um conjunto de células (ou pixeis) organizadas em linhas e colunas. Cada célula da matriz irá corresponder a um determinado trecho da superfície terrestre. Quanto menor a área particularizada por um pixel, diz-se que maior é a resolução espacial.

O que os sensores fazem é atribuir a cada pixel uma média da resposta espectral dos diferentes elementos da superfície. Esta média irá corresponder a um nível de cinza.

Por exemplo: no infra-vermelho próximo, a resposta espectral da água limpa é muito inferior a do solo exposto. Assim, o sensor é capaz de atribuir um nível de cinza maior ao solo exposto que a água. Na imagem gerada, a água irá ter uma cor mais próxima ao preto, enquanto que o solo exposto, uma cor mais próxima do branco.

Matriz preenchida com os níveis de cinza. Elaboração própria.

O número de níveis de cinza varia e é conhecido como resolução radiométrica. É possível, teoricamente, gerar imagens com apenas dois níveis de cinza (2¹), o preto e o branco. O mais comum, todavia, são 256 níveis de cinza (2⁸).

Assim, fica mais fácil compreender como é possível diferenciar superfícies a partir de sensores localizados no espaço, trazendo inúmeras contribuições para áreas como gestão ambiental e agronegócio.

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Meu nome é Fernando Soares de Jesus, natural de Imbituba/SC, estudante do curso de graduação em Geografia na UFSC e futuro geógrafo e professor. Criei este blog ainda no Ensino Médio, em meados de 2013, com o objetivo de compartilhar e democratizar o conhecimento geográfico, desde o campo físico até o campo humano, permitindo seu acesso de maneira clara e descomplicada.

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