Apostila sensoriamento remoto - inpe

CAPÍTULO 1

FUNDAMENTOS DE

SENSORIAMENTO REMOTO

Elisabete Caria de Moraes1
INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS-INPE

1
e.mail : bete@ltid.inpe.br

DSR/INPE 1-1 E.C.MORAES

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... 1-5

1. FUNDAMENTOS DE SENSORIAMENTO REMOTO ............................... 1-7

1.1 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA ........................................................ 1-7

1.2 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ....................................................... 1-9

1.3 ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA ............................................................ 1-12

1.4 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE OBJETOS NATURAIS .......... 1-15

1.5 SISTEMA SENSOR ............................................................................... 1-18

1.6 NÍVEIS DE COLETAS DE DADOS ....................................................... 1-21

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 1-22


LISTA DE FIGURAS

1 – COMPRIMENTOS DE ONDA .................................................................. 1-8

2 – O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ................................................... 1-10

3 – CURVAS DE DISTRIBUIÇÃO ESPECTRAL DA ENERGIA SOLAR NA
ATMOSFERA ......................................................................................... 1-13

4 – TRANSMITÂNCIA ESPECTRAL DA ATMOSFERA ............................. 1-14

5 – INTERAÇÃO DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA COM O OBJETO 1-16

6 – NIVEIS DE COLETAS DE DADOS ........................................................ 1-21


1. FUNDAMENTOS DE SENSORIAMENTO REMOTO

O Sensoriamento Remoto pode ser entendido como um conjunto de atividades
que permite a obtenção de informações dos objetos que compõem a superfície
terrestre sem a necessidade de contato direto com os mesmos. Estas
atividades envolvem a detecção, aquisição e análise (interpretação e extração
de informações) da energia eletromagnética emitida ou refletida pelos objetos
terrestres e registradas por sensores remotos. A energia eletromagnética
utilizada na obtenção dos dados por sensoriamento remoto é também
denominada de radiação eletromagnética.

A quantidade e qualidade da energia eletromagnética refletida e emitida pelos
objetos terrestres resulta das interações entre a energia eletromagnética e
estes objetos. Essas interações são determinadas pelas propriedades físico-
químicas e biológicas desses objetos e podem ser identificadas nas imagens e
nos dados de sensores remotos. Portanto, a energia eletromagnética refletida e
emitida pelos objetos terrestres é a base de dados para todo o processo de sua
identificação, pois ela permite quantificar a energia espectral refletida e/ou
emitida por estes, e assim avaliar suas principais características. Logo os
sensores remotos são ferramentas indispensáveis para a realização de
inventários, de mapeamento e de monitoramento de recursos naturais.

1.1 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA.

A energia eletromagnética é emitida por qualquer corpo que possua
temperatura acima de zero grau absoluto (0 Kelvin). Desta maneira, todo corpo
com uma temperatura absoluta acima de zero pode ser considerado como uma
fonte de energia eletromagnética.

O Sol e a Terra são as duas principais fontes naturais de energia
eletromagnética utilizadas no sensoriamento remoto da superfície terrestre. A
energia eletromagnética não precisa de um meio material para se propagar,


sendo definida como uma energia que se move na forma de ondas
eletromagnéticas à velocidade da luz ( c = 300.000 Km s , onde ”c” é a velocidade
da luz.).

A distância entre dois pontos semelhantes, como mostra a Figura 1, define o
comprimento de onda e, o número de ondas que passa por um ponto do
espaço num determinado intervalo de tempo, define a freqüência da radiação
eletromagnética.

Fig. 1 – Comprimento de onda

Dado que a velocidade de propagação das ondas eletromagnética é
diretamente proporcional à sua freqüência e comprimento de onda, esta pode
ser expressa por:

c = f ⋅λ (1)

onde:
c = velocidade da luz (m/s)
f = freqüência (ciclo/s ou Hz)
λ = comprimento de onda (m)

A quantidade de energia (Q) emitida, transferida ou recebida na forma de
energia eletromagnética, está associada a cada comprimento de onda ou
freqüência e é definida por:

h
Q = h⋅ f = (2)
λ


onde h é a constante de Planck (6,625 10-34 joule segundo (J.s)) e a unidade
que quantifica esta energia é dada em Joule (J). Através desta equação
verifica-se que quanto maior a quantidade de energia maior será a freqüência
ou menor será o comprimento de onda a ela associada e vice-versa.

Devido a ordem de grandeza destas variáveis é comum utilizar unidades
submúltiplas do metro (micrometro: 1 µm = 10-6 m, nanometro: 1 nm = 10-9 m)
para comprimento de onda e múltiplas do Hertz (quilohertz: 1 kHz = 103 Hz,
megahertz: 1 mHz = 106 Hz) para freqüência.

1.2 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

A energia eletromagnética pode ser ordenada de maneira contínua em função
de seu comprimento de onda ou de sua freqüência, sendo esta disposição
denominada de espectro eletromagnético. Este apresenta subdivisões de
acordo com as características de cada região. Cada subdivisão é função do
tipo de processo físico que dá origem a energia eletromagnética, do tipo de
interação que ocorre entre a radiação e o objeto sobre o qual esta incide, e da
transparência da atmosfera em relação à radiação eletromagnética. O espectro
eletromagnético se estende desde comprimentos de onda muito curtos
associados aos raios cósmicos, até as ondas de rádio de baixa freqüência e
grandes comprimentos de onda, como mostra a Figura 2.

A medida que se avança para a direita do espectro eletromagnético as ondas
apresentam maiores comprimentos de onda e menores freqüências. A faixa
espectral mais utilizada em sensoriamento remoto estende-se de 0,3 µm a
15 µm, embora a faixa de microondas também é utilizada.


.... Nuvem

Fig. 2 - O espectro eletromagnético.

Podem-se observar na Figura 2 a existência das seguintes regiões:

Radiação Gama: é emitida por materiais radioativo e, por ser muito penetrante
(alta energia), tem aplicações em medicina (radioterapia) e em processos
industriais (radiografia industrial).

Raio X: é produzido através do freamento de elétrons de grande energia
eletromagnética. Seu médio poder de penetração o torna adequado para uso
médico (raio X) e industrial (técnicas de controle industrial).

Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol, sendo emitida
na faixa de 0,003 µm até aproximadamente 0,38µm. Seu poder de penetração
a torna nociva aos seres vivos, porém esta energia eletromagnética é
praticamente toda absorvida pela camada de ozônio atmosférico.

Visível (LUZ): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que podem ser
detectadas pelo sistema visual humano. A sensação de cor que é produzida
pela luz está associada a diferentes comprimentos de ondas. As cores estão
associadas aos seguintes intervalos espectrais.


violeta: 0,38 a 0,45 µm
azul: 0,45 a 0,49 µm
verde: 0,49 a 0,58 µm
amarelo: 0,58 a 0,6 µm
laranja: 0,6 a 0,62 µm
vermelho: 0,62 a 0,70 µm

Infravermelho (IV): é a região do espectro que se estende de 0,7 a 1000 µm e
costuma ser dividida em três sub-regiões:

IV próximo: 0,7 a 1,3 µm
IV médio: 1,3 a 6 µm
IV distante: 6 a 1000 µm

A energia eletromagnética no intervalo espectral correspondente ao
infravermelho próximo é encontrada no fluxo solar ou mesmo em fontes
convencionais de iluminação (lâmpadas incandescentes), enquanto as
energias eletromagnéticas correspondentes ao intervalo espectral do
infravermelho médio e distante (também denominadas de radiação termal) são
provenientes da emissão eletromagnética de objetos terrestres.

Microondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por sistemas
eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região do espectro de 1mm até
cerca de 1m, o que corresponde ao intervalo de freqüência de 300GHz a
300MHz. Os feixes de microondas são emitidos e detectados pelos sistemas
de radar (radio detection and ranging).

Radio: é o conjunto de energias de freqüência menor que 300MHz
(comprimento de onda maior que 1m). Estas ondas são utilizadas
principalmente em telecomunicações e radiodifusão.

Algumas regiões do espectro eletromagnético têm denominações que indicam
alguma propriedade especial, como por exemplo:


Espectro óptico: refere-se à região do espectro eletromagnético que
compreende as energias que podem ser coletadas por sistemas ópticos
(ultravioleta, visível e infravermelho).

Espectro solar: refere-se à região espectral que compreende os tipos de
energia emitidas pelo Sol. Cerca de 99% da energia solar que atinge a Terra
encontra-se concentrada na faixa de 0,28 a 4 µm.

Espectro visível: refere-se ao conjunto das energias eletromagnéticas
percebido pelo sistema visual humano, também denominado de luz.

Espectro termal: refere-se ao conjunto das energias eletromagnéticas emitidas
pelos objetos terrestres e encontra-se nos intervalos espectrais correspondente
ao infravermelho médio e distante.

Quando consideramos o Sol como fonte de energia eletromagnética (ou fonte
de iluminação) os sensores detectam a energia refletida pelos objetos
terrestres, portanto o sensoriamento remoto é realizado na faixa do espectro
solar. Quando a Terra atua como fonte de energia eletromagnética os sensores
detectam a energia emitida pelos corpos terrestres, portanto o sensoriamento
remoto é realizado na faixa do espectro termal. Esta distinção torna possível o
tratamento separado desses dois tipos de energia eletromagnética, facilitando
a análise da energia radiante.

1.3 ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA

A energia eletromagnética ao atravessar atmosfera terrestre pode ser
absorvida, refletida e espalhada. Os gases presentes na atmosfera apresentam
capacidade de absorção muito variáveis em relação ao comprimento de onda
da energia solar incidente no sistema terra-atmosfera e da energia emitida pela
superfície terrestre. Existem regiões do espectro eletromagnético para os quais


a atmosfera absorve muito da energia incidente no topo da atmosfera, às vezes
não deixando chegar quase nada de energia na superfície terrestre. Esta
interação da energia com a atmosfera pode ser comparada com uma cortina
que age como um filtro e, dependendo de seu tecido, atenua ou até mesmo
impede a passagem da luz. Neste caso os diferentes tipos de tecidos da cortina
poderia ser comparado com os diferentes gases existentes na atmosfera
terrestre, os quais atenuam a energia eletromagnética diferentemente.

A Figura 3 mostra a distribuição do espectro de energia eletromagnética do Sol
no topo da atmosfera e na superfície terrestre observada ao nível do mar. As
áreas sombreadas representam as absorções devido aos diversos gases
presentes numa atmosfera limpa. Os principais gases absorvedores da
radiação eletromagnética são vapor d’água (H2O), oxigênio (O2), ozônio (O3) e
gás carbônico (CO2). Os gases CO, CH4, NO e N2O ocorrem em pequenas
quantidades e também exibem espectros de absorção.

E
n
Energia solar incidente no topo da atmosfera
e
g Energia solar incidente na superfície terrestre
i
a

I
n
c
i
d
e
n
t
e
o
A )

Fig. 3 - Curvas da distribuição espectral da energia solar na
atmosfera/superfície terrestre.


Cerca de 70% da energia solar está concentrada na faixa espectral
compreendida entre 0,3 e 0,7 µm e como a atmosfera absorve muito pouco
nesta região, grande parte da energia solar atinge a superfície da Terra.
Também existem regiões no espectro eletromagnético para os quais a
atmosfera é opaca (absorve toda a energia eletromagnética). Na região do
ultravioleta e visível, o principal gás absorvedor da energia eletromagnética
solar é o ozônio (O3), o qual protege a terra dos raios ultravioletas que são
letais a vida vegetal e animal. Na região do infravermelho os principais gases
absorvedores são o vapor d’água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2)

Existem regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera quase não
afeta a energia eletromagnética, isto é, a atmosfera é transparente à energia
eletromagnética proveniente do Sol ou da superfície terrestre. Estas regiões
são conhecidas como janelas atmosféricas. Nestas regiões são colocados os
detectores de energia eletromagnética, e portanto onde é realizado o
sensoriamento remoto dos objetos terrestres. A Figura 4 apresenta as janelas
atmosféricas e as regiões afetadas pelos principais gases atmosféricos.

Comprimento de onda ( µm)

Fig. 4 – Transmitância espectral da atmosfera

A atmosfera quase não absorve a energia eletromagnética emitida pelos
objetos que compõem a superfície terrestre, com exceção de uma pequena


banda de absorção do ozônio, centrada em 9,6 µm. Nesta janela atmosférica o
sistema terra-atmosfera perde energia para o espaço mantendo assim o
equilíbrio térmico do planeta. Essas considerações são válidas para a
atmosfera limpa, pois tanto nuvens como poluentes tendem a absorver a
energia eletromagnética. As nuvens absorvem toda a energia na região do
infravermelho, e emitem radiação eletromagnética proporcionalmente a sua
temperatura. Acima de 14 µm a atmosfera é quase que totalmente opaca à
energia eletromagnética, ou seja, absorve toda a energia eletromagnética com
comprimentos de onda acima deste valor.

As interações da energia eletromagnética com os constituintes atmosféricos
influenciam a caracterização da energia solar e terrestre disponíveis para o
sensoriamento remoto de recursos naturais. A energia eletromagnética ao
atingir a atmosfera é por esta espalhada, e parte desta energia espalhada
retorna para o espaço, vindo a contaminar a energia refletida ou emitida pela
superfície e que é detectada pelos sensores orbitais.

1.4 COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE OBJETOS NATURAIS

O fluxo de energia eletromagnética ao atingir um objeto (energia incidente)
sofre interações com o material que o compõe, sendo parcialmente refletido,
absorvido e transmitido pelo objeto, como pode ser visto na Figura 5.

A absorção, reflexão e transmissão da energia incidente poder ser total ou
parcial, guardando sempre o princípio de conservação de energia. A
capacidade de um objeto absorver, refletir e transmitir a radiação
eletromagnética é denominada, respectivamente, de absortância, reflectância e
transmitância, sendo que os valores variam entre 0 e 1.

O comportamento espectral de um objeto pode ser definido como sendo o
conjunto dos valores sucessivos da reflectância do objeto ao longo do espectro
eletromagnético, também conhecido como a assinatura espectral do objeto. A


assinatura espectral do objeto define as feições deste, sendo que a forma, a
intensidade e a localização de cada banda de absorção é que caracteriza o
objeto.

IR R G B

B G R IR
COMPRIMENTO DE ONDA

Fig. 5 - Interação da energia eletromagnética com o objeto.

Os objetos interagem de maneira diferenciada espectralmente com a energia
eletromagnética incidente, pois os objetos apresentam diferentes propriedades
físico-químicas e biológicas. Estas diferentes interações é que possibilitam a
distinção e o reconhecimento dos diversos objetos terrestres sensoriados
remotamente, pois são reconhecidos devido a variação da porcentagem de
energia refletida em cada comprimento de onda. A Figura 2 apresenta os
espectros de reflectância de alguns objetos bastante freqüentes nas imagens
de sensoriamento remoto como, água, solo, areia, vegetação e nuvens.

O conhecimento do comportamento espectral dos objetos terrestres é muito
importante para a escolha da região do espectro sobre a qual pretende-se
adquirir dados para determinada aplicação. As características básicas
observadas no comportamento espectral destes objetos são:


- A vegetação sadia apresenta alta absorção da energia eletromagnética na
região do espectro visível, que é capturada pela clorofila para a realização da
fotossíntese. Dentro do espectro visível a absorção é mais fraca na região que
caracteriza a coloração da vegetação. A alta reflectância no infravermelho
próximo (até 1,3µm) é devido a estrutura celular, sendo que a partir deste
comprimento de onda é o conteúdo de água na vegetação quem modula as
bandas de absorção presentes no comportamento espectral desta.

- O comportamento espectral de rochas é resultante dos espectros individuais
dos minerais que as compõem. Os minerais apresentam características
decorrentes de suas bandas de absorção. Portanto a absorção é o principal
fator que controla o comportamento espectral das rochas.

- O comportamento espectral dos solos é também dominado pelas bandas de
absorção de seus constituintes. As combinações e arranjos dos materiais
constituintes dos solos é que define o seu comportamento espectral, sendo que
os principais fatores são a constituição mineral, a matéria orgânica, a umidade
e a granulometria (textura e estrutura) deste.

- 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 reflectância (menor do que
10%) na faixa compreendida entre 0,38 e 0,7µm e máxima absorção acima de
0,7µm. O comportamento espectral de corpos d’água é modulado
principalmente pelos processos de absorção e espalhamento produzidos por
materiais dissolvidos e em suspensão neles, pois é verificado que a presença
de matéria orgânica dissolvida em corpos d’água desloca o máximo de
reflectância espectral para o verde-amarelo, enquanto que a presença de
matéria inorgânica em suspensão resulta num deslocamento em direção ao
vermelho.


- O comportamento espectral de nuvens apresenta elevada reflectância (em
torno de 70%), em todo o espectro óptico com destacadas bandas de absorção
em 1, 1,3 e 2µm.

Com o intuito de melhor interpretar as imagens de satélites, muitos
pesquisadores têm se dedicado a pesquisa fundamental, ou seja, a obtenção e
a análise de medidas da reflectância dos objetos terrestres em experimento de
campo e de laboratório, os quais possibilitam uma melhor compreensão das
relações existentes entre o comportamento espectral dos objetos e as suas
propriedades.

1.5 SISTEMA SENSOR

Os sensores remotos são dispositivos capazes de detectar a energia
eletromagnética (em determinadas faixas do espectro eletromagnético)
proveniente de um objeto, transformá-las em um sinal elétrico e registrá-las, de
tal forma que este possa ser armazenado ou transmitido em tempo real para
posteriormente ser convertido em informações que descrevem as feições dos
objetos que compõem a superfície terrestre. As variações de energia
eletromagnética da área observada podem ser coletadas por sistemas
sensores imageadores ou não-imageadores.

Os sistemas imageadores fornecem como produto uma imagem da área
observada, como por exemplo temos os “scaners” e as câmaras fotográficas,
enquanto que os sistemas não-imageadores, também denominados
radiômetros ou espectroradiômetros, apresentam o resultado em forma de
dígitos ou gráficos.

Os sistemas sensores também podem ser classificados como ativos e
passivos. Os sensores passivos não possuem fonte própria de energia
eletromagnética, como por exemplo os sensores do satélite Landsat 5, os
radiômetros e espectroradiômetros. Os sensores ativos possuem uma fonte


própria de energia eletromagnética. Eles emitem energia eletromagnética para
os objetos terrestres a serem imageados e detectam parte desta energia que é
refletida por estes na direção deste sensores. Como exemplo podemos citar o
radar e qualquer câmara fotográfica com flash. Os sistemas fotográficos foram
os primeiros equipamentos a serem desenvolvidos e utilizados para o
sensoriamento remoto de objetos terrestres

As principais partes de um sensor são:

a) coletor: é um componente óptico capaz de concentrar o fluxo de energia
proveniente da amostra no detetor;

b) filtro: é o componente responsável pela seleção da faixa espectral da
energia a ser medida;

c) detetor: é um componente de pequenas dimensões feito de um material
cujas propriedades elétricas variam ao absorver o fluxo de energia, produzindo
um sinal elétrico.

d) processador: é um componente responsável pela amplificação do fraco sinal
gerado pelo detetor e pela digitalização do sinal elétrico produzido pelo
detector; e

e) unidade de saída: é um componente capaz de registrar os sinais elétricos
captados pelo detector para posterior extração de informações.

A qualidade de um sensor geralmente é especificada pela sua capacidade de
obter medidas detalhadas da energia eletromagnética. As características dos
sensores estão relacionadas com a resolução espacial, espectral e
radiométrica.

A resolução espacial representa a capacidade do sensor distinguir objetos. Ela
indica o tamanho do menor elemento da superfície individualizado pelo sensor.
A resolução espacial depende principalmente do detector, da altura do


posicionamento do sensor em relação ao objeto. Para um dado nível de
posicionamento do sensor, quanto menor for a resolução geométrica deste
maior será o grau de distinção entre objetos próximos. Por exemplo, o sistema
sensor do Thematic Mapper (TM) do Landsat 5 possui uma resolução espacial
de 30 metros.

A resolução espectral refere-se à largura espectral em que opera o sensor.
Portanto, ela define o intervalo espectral no qual são realizadas as medidas, e
consequentemente a composição espectral do fluxo de energia que atinge o
detetor. Quanto maior for o número de medidas num determinado intervalo de
comprimento de onda melhor será a resolução espectral da coleta. Por
exemplo, o Landsat 5 possui os sensores TM e Multispectral Scanning System
(MSS). O sensor TM apresenta algumas bandas espectrais mais estreitas do
que o sensor MSS, portanto nestas bandas o TM apresenta melhor resolução
espectral do que o MSS.

A resolução radiométrica define a eficiência do sistema em detectar pequenos
sinais, ou seja, refere-se à maior ou menor capacidade do sistema sensor em
detectar e registrar diferenças na energia refletida e/ou emitida pelos elementos
que compõe a cena (rochas, solos, vegetações, águas, etc). Por exemplo, o
sistema sensor TM do Landsat 5 distingue até 256 tons distintos de sinais
representando-os em 256 níveis de cinza.

Uma outra qualidade importante é a resolução temporal do sensor, que está
relacionada com a repetitividade com que o sistema sensor pode adquirir
informações referentes ao objeto. Por exemplo, os sensores do Landsat 5
possuem uma repetitividade de 16 dias.

Para melhor interpretar os sinais coletados faz-se necessário o conhecimento
das condições experimentais como: fonte de radiação, efeitos atmosféricos,
características do sensor, geometria de aquisição de dados, tipo de
processamento e estado do objeto.


1.6 NÍVEIS DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Os sistemas sensores podem ser mantidos no nível orbital (satélites) ou
suborbital (acoplados em aeronaves ou mantidos ao nível do solo), como pode
ser visualizado na Figura 6.

Ao nível do solo é realizada a aquisição de dados em campo ou em laboratório
onde as medidas são obtidas utilizando-se radiômetros ou
espectroradiômetros.

Níveis de Coleta de dados
Satélites

Balões

Solo

Aeronave

Barco
Bóias

Fig. 6 – Níveis de Coleta de Dados

Fonte : Moreira (2001)

Ao nível de aeronaves os dados de sensoriamento remoto podem ser
adquiridos por sistemas sensores de varredura óptico-eletrônico, sistemas
fotográficos ou radar, e a resolução espacial destes dados dependerá da altura
do vôo no momento do aerolevantamento.


A obtenção de dados no nível orbital é realizada através de sistemas sensores
a bordo de satélites artificiais. O sensoriamento remoto neste nível permite a
repetitividade das informações, bem como um melhor monitoramento dos
recursos naturais para grandes áreas da superfície terrestre.

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Moreira, M. A. Fundamentos do sensoriamento remoto e metodologias de
aplicação. São José dos Campos, 2001. Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais (INPE). 208p.

Novo, E. M. L. M. Sensoriamento Remoto: princípios e aplicações. São Paulo.
ed. : Edgard Blücher, 1989, 308p.

Steffen, A. C., Moraes, E. C. Introdução à radiometria. In: Simpósio Brasileiro
de Sensoriamento Remoto, VII. Curitiba, 10-14. Maio, 1993. Tutorial São
José dos Campos. INPE, 1993. 7p.

Steffen, A. C., Moraes, E. C., Gama, F. F. Radiometria óptica espectral. In:
Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, VIII. Salvador, 14-19. Abr.,
1996. Tutorial São José dos Campos. INPE, 1996. 43p.


CAPÍTULO 2

SATÉLITES DE SENSOR IAMENTO

REMOTO

José Carlos Neves Epiphanio1
INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS - INPE

1
E-mail: epiphani@ltid.inpe.br
DSR/INPE 2-1 J.C.N.EPIPHANIO

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... 2-5

LISTA DE TABELAS ..................................................................................... 2-7

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 2-9

2. CARACTERÍSTICAS ORBITAIS DOS SATÉLITES ................................ 2-10

2.1 ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA .......................................................... 2-11

2.2 ÓRBITA BAIXA .................................................................................. 2-11

3. PROGRAMA LANDSAT ....................................................................... 2-13

4. PROGRAMA SPOT .............................................................................. 2-19

5. PROGRAMA BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO ........... 2-25

6. SATÉLITES NOAA ............................................................................... 2-29

7. PROGRAMA EOS (EARTH OBSERVING SYSTEM) ........................... 2-30

8. PROGRAMAS DE RADAR ................................................................... 2-32

9. REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ....................... 2-35


LISTA DE FIGURAS

1 – SATÉLITE CBERS E SEUS COMPONENTES. ..................................... 2-27


LISTA DE TABELAS

1 – PROGRAMA LANDSAT ......................................................................... 2-15

2 - PARÂMETROS DO ETM+/LANDSAT-7 ................................................. 2-16

3 - BANDAS ESPECTRAIS DO ETM+/LANDSAT-7.................................... 2-16

4 - SENSORES DO SPOT-4 ......................................................................... 2-21

5 - CÂMERA CCD DO CBERS..................................................................... 2-26

6 - CARACTERÍSTICAS DO AVHRR-3/NOAA-K, L E M ............................. 2-30


1. INTRODUÇÃO

Para que haja o sensoriamento remoto é necessário que haja uma “medição”, à
distância, das propriedades dos objetos ou alvos. As principais propriedades
“primárias” dos alvos que são medidas1 pelos sensores remotos são a
capacidade de reflexão e de emissão de energia eletromagnética. Essas
propriedades primárias podem ser usadas diretamente, de uma forma “bruta”,
através de uma imagem de um sensor remoto. Essa é a forma mais comum de
uso dos produtos de sensoriamento remoto, pois são as imagens na forma
como as conhecemos. Por exemplo, um objeto tortuoso e de baixa reflexão
(escuro) numa certa imagem traduz-se a nós como sendo um rio. Porém,
aquelas propriedades primárias podem sofrer transformações e permitir-nos
fazer inferências sobre características secundárias dos alvos. Por exemplo,
quando uma imagem de um sensor remoto entra num modelo que a relaciona
com a fotossíntese da vegetação, gera-se um novo produto, ou uma nova
imagem que, agora, passa a representar uma propriedade do alvo que não foi
medida diretamente pelo sensor remoto. No caso do rio, se houver uma
equação ou um modelo que permita um relacionamento entre reflectância
medida por satélite e quantidade de sedimentos num meio aquático, pode-se
gerar uma imagem secundária que expressa a quantidade de sedimentos.

De qualquer modo que se veja um produto de sensoriamento remoto, seja ele
primário ou secundário, há sempre a necessidade de que a propriedade de
reflexão ou emissão do alvo seja medida, mensurada, por um sensor remoto.
Os sensores remotos fazem parte do que se denomina “sistemas de
sensoriamento remoto”. Os chamados “sistemas de sensoriamento remoto” são
os veículos e instrumentos necessários à coleta de dados para serem
analisados pela comunidade científica e de usuários em geral. E há uma
estreita associação entre sensoriamento remoto e satélites artificiais. É que,
embora outros sistemas façam parte do sensoriamento remoto, como os
radiômetros de campo e de laboratório, e os sensores fotográficos e outros
1 Comentário: Página: 9
fazer análise de “medida” em relação a uma régua, sem padronização. Isto é, um sensor faz
uma medida sem escala padronizada, a princípio; portanto, é preciso, posteriormente, que haja


uma calibração em relação a um padrão para que se tenha uma medida precisa da
propriedade do alvo.

sistemas que operam em aeronaves, são os satélites que, a cada dia, mais e
mais se tornam os instrumentos quotidianos dos profissionais de
sensoriamento remoto. Assim, é necessário que haja um conhecimento dos
principais satélites e de suas características.

Os satélites são veículos colocados em órbita da Terra e que promovem
continuamente a aquisição de dados relacionados às propriedades primárias
dos objetos. Por estarem a grandes altitudes (tipicamente entre 600 e 1.000
km) têm a capacidade de abranger em seu campo de visada uma grande
porção de superfície terrestre. Ao mesmo tempo, como têm que orbitar ao
redor da Terra, promovem uma cobertura que se repete ao longo do tempo,
permitindo o acompanhamento da evolução das propriedades de reflexão ou
emissão dos objetos e fenômenos.

Neste capítulo são abordados os principais satélites em operação e,
particularmente, aqueles voltados para o sensoriamento remoto da superfície
terrestre com ênfase naqueles mais utilizados no Brasil. Assim, são descritos
os sistemas Landsat, SPOT, NOAA, Terra, Radarsat e ERS (todos programas
internacionais) e o CBERS e o SSR/MECB (do Brasil). Porém, antes de
descrever os sistemas propriamente ditos, é feita uma introdução sobre órbitas
e outros aspectos dos satélites, cujos princípios aplicam-se a todos os
sistemas.

2. CARACTERÍSTICAS ORBITAIS DOS SATÉLITES

Os satélites podem apresentar uma grande variação quanto ao padrão orbital
em relação à Terra. Os que mais interessam para o sensoriamento remoto
enquadram-se em duas grandes categorias: os de órbita baixa e os de órbita
alta. Estes últimos são os geoestacionários e têm sua maior aplicação no
campo da meteorologia, sendo apenas marginal sua aplicação em


sensoriamento remoto. Os de órbita baixa englobam a maioria dos satélites de
sensoriamento remoto, e são discutidos mais pormenorizadamente.

2.1 ÓRBITA GEOESTACIONÁRIA

Os satélites nesta órbita estão a uma altitude de cerca de 36.000 km. São
chamados geoestacionários porque sua órbita acompanha o movimento de
rotação da Terra. Possuem uma velocidade de translação em relação à Terra
que equivale ao movimento de rotação da Terra, de modo que, em relação à
Terra, estão imóveis. Como ficam dispostos ao longo do Equador terrestre, e
por causa da grande altitude podem ter uma visão sinóptica completa, ou seja,
de todo o disco terrestre compreendido pelo seu campo de visada. Além disso,
como estão “fixos” em relação à Terra, permanecem voltados para o mesmo
ponto da superfície e, assim, podem fazer um imageamento muito rápido
daquela porção terrestre sob seu campo de visada. É por essa grande
abrangência de superfície terrestre coberta em um curto intervalo de tempo que
eles são muito úteis para estudos de fenômenos meteorológicos, os quais são
bastante dinâmicos.

2.2 ÓRBITA BAIXA

Embora nesta categoria enquadrem-se inúmeros sistemas espaciais, a
discussão a seguir é restrita às situações e características que abrangem os
sistemas que mais interessam ao sensoriamento remoto. Sempre que couber,
são discutidos os impactos dos desvios em relação à situação usual.

Em geral, a órbita dos satélites de sensoriamento remoto enquadra-se no que
se denomina órbita baixa, o que equivale a dizer órbitas com menos de 1.000
km de altitude.

Para os satélites de sensoriamento de órbita baixa, tal órbita é também circular,
pois dessa forma o satélite fica sempre orbitando a uma altitude quase que fixa
em relação à Terra, o que permite uma escala de imageamento praticamente
constante para todas as imagens. Como a variação de altitude é pequena


numa situação de circularidade, a variação de escala também é pequena. Toda
a órbita circular tem esta característica de manter a escala constante, o que
facilita os trabalhos de interpretação e análise das imagens.

Outra característica de órbita para os satélites de sensoriamento remoto é a
altitude. Ela tem se situado entre 700 e 1.000 km, aproximadamente. A altitude
do satélite define uma série de outros parâmetros de engenharia do sistema.
Ela tem que obedecer às leis da mecânica orbital e depende muito da definição
do projeto da missão e características dos sensores destinados ao
imageamento. No caso da série Landsat, por exemplo, a mudança de altitude
entre a primeira geração (Landsat 1 a 3) e a segunda geração (Landsat 4 a 7)
exigiu que o campo de visada do sensor Thematic Mapper (Mapeador
Temático, ou simplesmente TM), a bordo dos satélites da segunda geração,
fosse aumentado a fim de manter a mesma faixa de imageamento do sensor
Multispectral Scanner System (Sistema de Varredura Multiespectral, ou MSS),
da geração anterior. Isso quer dizer que se fosse mantido o mesmo ângulo de
imageamento para as duas gerações, a faixa imageada no terreno seria menor
na segunda geração, uma vez que sua altitude era menor.

Uma vez definido que a órbita é circular e que ela tem uma certa altitude em
relação à Terra, descrevendo um círculo com raio praticamente fixo, é preciso
definir o ângulo que esse plano da órbita fará com os pólos da Terra. Em geral
os satélites de sensoriamento remoto têm órbita quase polar, com um pequeno
e constante desvio do plano orbital em relação ao eixo norte-sul. O
imageamento é descendente, em direção ao sul, quando a Terra está
iluminada (embora pudesse também haver imageamento no sentido
ascendente em certos comprimentos de onda). A órbita quase-polar tem a
importante característica de permitir que a Terra toda (exceto os pólos) seja
imageada após um certo número de órbitas. A cada órbita, cuja duração é de
cerca de 100 minutos, o sistema (satélite e sensor) recobre uma faixa
longitudinal e constante no terreno equivalente a um certa faixa de terreno.
Essa faixa de imageamento varia de acordo com o sensor. Nessas condições,
ocorrem aproximadamente 14,5 órbitas diárias e, como o perímetro da Terra no


equador é de cerca de 36.000 km, após um certo número de dias e um certo
número de órbitas, a Terra toda será imageada.

No projeto da missão e, particularmente da característica orbital, para fins de
sensoriamento remoto há uma preferência para que haja uma ciclicidade das
passagens ou dos recobrimentos. Isso quer dizer que é desejável que, após
determinado número de dias, o satélite volte a recobrir a mesma faixa de
terreno. Isso é conseguido através de um projeto orbital adequado, no qual
fatores como altitude e velocidade do satélite são considerados. Também a
faixa imageada no terreno em cada órbita é um fator importante, já que faixas
de imageamento mais estreitas determinarão ciclos de revisitas mais longos, e
faixas mais largas diminuirão o tempo entre uma visita e outra. Ou seja, se a
faixa de terreno que o sistema (satélite mais sensor) consegue imagear é
estreita, haverá necessidade de muitas órbitas para cobrir toda a superfície da
Terra. Ao contrário, se a faixa de imageamento é mais larga, exige-se menos
tempo para que esse recobrimento seja completo.

Entre outros fatores, na determinação da configuração de um sistema de
imageamento há um que diz respeito ao horário do dia em que deverá ser
efetuado o imageamento. Em geral, os satélites de sensoriamento remoto
possuem órbita chamada heliossíncrona, ou seja, sincronizada com o Sol. Isso
quer dizer que a cada órbita o satélite cruza a linha do Equador no mesmo
horário. Esta característica de órbita é importante pois assim todas as imagens
são sempre obtidas aproximadamente no mesmo horário, e as variações entre
imagens podem ser atribuídas às propriedades intrínsecas dos alvos, e não a
influências de posicionamento angular do sol. Para que isso possa ser
conseguido, é necessário que o ângulo entre a normal ao plano da órbita do
satélite e a linha terra-sol seja mantido constante. Isso significa que a
precessão do plano orbital do satélite deve estar numa taxa que seja
equivalente à taxa da translação da Terra ao redor do Sol. Isso é obtido através
do estabelecimento de uma relação apropriada entre o raio (ou o período) da
órbita circular e o ângulo de inclinação da órbita do satélite.


3. PROGRAMA LANDSAT

O primeiro satélite da série Landsat foi lançado no início dos anos 70, conforme
a Tabela 1. Atualmente, no ano 2001, estão operando o quinto e o sétimo da
série. Esta série de satélites é a principal no campo do sensoriamento remoto,
não só por ser a de período de vida mais longo de fornecimento contínuo de
dados, mas também pela notável facilidade de acesso e qualidade dos dados
gerados.

A partir do final do anos 60 os Estados Unidos decidiram colocar em órbita um
satélite de sensoriamento remoto. A estrutura do satélite baseou-se em um
projeto já em operação naquela época que era a dos satélites Nimbus, de
meteorologia. Posteriormente, iniciando com o Landsat-4, foi projetada uma
plataforma própria para esses satélites e também uma inovação quanto aos
sensores a bordo. Assim, é comum falar em duas gerações para a série
Landsat. Uma que compreende os três primeiros, e uma segunda, que
compreende os quatro últimos. O de número 7, o último da série, apresenta um
sensor que, embora muito semelhante aos três anteriores, tem certas
características que são tidas como um avanço em relação a seus
predecessores.

Como se observa pela Tabela 1, os satélites de uma determinada série são
lançados um a um, depois de um intervalo irregular de tempo. Cada satélite
lançado tem uma vida útil esperada. Os primeiros satélites da série Landsat
tinham vida útil estimada de dois anos. Alguns duraram muito mais do que
isso. Os últimos da série já tinham especificações de vida útil maiores, e
também ultrapassaram em muito as especificações. O Landsat-5, por exemplo,
opera a mais de 15 anos. Porém, não é incomum a ocorrência de fracassos; o
Landsat-6 foi perdido durante o lançamento, antes de ser posicionado em
órbita.

Quanto à primeira geração da série Landsat, cabe destacar que o sensor MSS
(Sistema de Varredura Mutiespectral) demonstrou ser o principal instrumento a
bordo dos Landsats. O sensor RBV (Sistema Vidicon de Feixes Retornantes,


similar a um sistema de televisão), que operava no Landsat-3, embora
permitisse uma melhor resolução espacial, em relação ao MSS, acabou sendo
descontinuado a partir do Landsat-4 por causa de sua baixa fidelidade
radiométrica e de sua pequena cobertura espectral. Muitas dessas imagens do
RBV estão disponíveis nos arquivos do INPE, em Cachoeira Paulista, SP.


TABELA 1 – PROGRAMA LANDSAT*

Lançamento Taxa
(fim das Instru- Resolução Comunica- Altitude Revi- de
Sistema mentos (metros) sita
operações) ção (km) dados
(Mbps)
Landsat-1 23/7/1972 RBV 80 TD com 917 18 15
(1/6/1978) gravadores
MSS 80

MSS 80

MSS 80

Landsat-4 16/7/1982 MSS 80 TD com 705 16 85
(Transmissão TDRSS
TM terminou TM 30
em 08/1993)

Landsat-5 1/3/1984 MSS 80 TD com 705 16 85
TDRSS
TM 30

Landsat-6 5/10/1993 ETM 15 (pan) TD com 705 16 85
30 (ms)

Landsat-7 15/4/1999 ETM+ 15 (pan) TD com 705 16 150
gravadores
30 (ms) de estado
sólido
*
RBV = return beam vidicon; MSS = multispectral scanner system; TM =
thematic mapper; ETM+ = enhanced thematic mapper plus; pan =
pancromático; ms = multiespectral; TD = transmissão direta; Mbps = mega bits
por segundo.

O mais recente satélite da série é o Landsat-7, lançado em 15/04/1999, e o
principal sensor a bordo é o ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus,
Mapeador Temático Avançado). Este sensor é uma continuação do TM
anteriormente a bordo dos Landsats-4 a 6. As principais características do
ETM+ são resumidas nas Tabelas 2 e 3. O ETM+ fornece uma imagem digital


com uma visão sinóptica, repetitiva, multiespectral, com alta resolução espacial
da superfície terrestre.

TABELA 2 - PARÂMETROS DO ETM+/LANDSAT-7

Tipo radiômetro de varredura mecânica tipo
“wiskbroom”
Bandas 3 Bandas no Visível, 1 no infravermelho Próximo,
2 no Infravermelho Médio Refletido, 1 no
Infravermelho Termal, 1 Pancromática
Função cobertura global periódica da superfície terrestre
Faixa imageada no terreno 185 km (±7,5o)
Massa 425 kg
Potência 590 W (imageando), 175 W (repouso)
Controle térmico resfriador radiativo de 90 K
Dimensões físicas radiômetro 196 x 114 x 66 cm
eletrônica auxiliar 90 x 66 x 35 cm
FONTE: King e Greenstone (1999, p.113)

TABELA 3 - BANDAS ESPECTRAIS DO ETM+/LANDSAT-7

Banda Espectral Largura da Banda Dimensão do Dimensão nominal
à meia amplitude IFOV (µrad) da amostra no
(µm) terreno (m)
Pancromática 0,50-0,90 18,5 x 21,3 15
1 (visível, azul) 0,45-0,52 42,6 30
2 (visível, verde) 0,52-0,60 42,6 30
3 (visível, 0,63-0,69 42,6 30
vermelho)
4 (infravermelho 0,76-0,90 42,6 30
próximo)
5 (infravermelho 1,55-1,75 42,6 30
médio refletido)
6 (infravermelho 10,42-12,50 85,2 60
termal)
7 (infravermelho 2,08-2,35 42,6 30
médio refletido)
FONTE: King e Greenstone (1999, p.113)

O satélite Landsat-7 tem uma órbita circular (escala praticamente constante),
heliossíncrona (horário de cruzamento do Equador sempre às 10:00 ±15

minutos na órbita descendente), com uma inclinação de 98,2o, altitude de 705
km. Nesta configuração orbital, o Landsat-7 precede o satélite Terra (a ser
discutido adiante) de cerca de 30 minutos na mesma faixa de imageamento da
superfície terrestre. A faixa de 185 km imageada pelo campo de visada (FOV –
field of view, campo de visada) do ETM+ permite uma cobertura global da terra
a cada 16 dias. Cada órbita dura aproximadamente 100 minutos. Neste tempo,
ocorre um deslocamento no terreno de cerca de 2.400 km entre o centro de
uma órbita e a seguinte. Como a Terra desloca-se para leste, as faixas
imageadas vão se deslocando para oeste. Esse padrão de recobrimento
orbital, onde são descritas as órbitas no sentido longitudinal e as imagens
propriamente ditas, “recortadas” a cada 185 km na órbita, ou seja, no sentido
latitudinal, formam o que se denomina sistema de referência mundial. Esse
sistema permite que se localize uma imagem correspondente a qualquer ponto
da Terra através de dois números, correspondentes à órbita (sentido
longitudinal) e ao ponto (sentido latitudinal). Assim, por exemplo, uma imagem
do ETM+/Landsat-7 de São José dos Campos, SP, é referenciada como sendo
a 219/76, lida como “órbita 219, ponto 76”.

O ETM+ é um sensor que possui dois planos focais, onde ficam localizadas as
matrizes de detectores. Cada matriz de detectores é responsável pela detecção
de uma banda. Há, portanto, oito matrizes, sendo que as quatro primeiras
(bandas 1-4, correspondentes às três do visível e à do infravermelho próximo)
ficam no plano focal primário. As quatro seguintes (pancromática,
infravermelhos médios, e infravermelho termal) encontram-se num plano focal
secundário e refrigerado. Ambos os planos focais, apesar de fisicamente
separados, encontram-se opticamente alinhados, de modo que há o registro
entre todas as bandas. Cada matriz é composta de 16 detectores (exceto a
banda pancromática, que tem 32, e a do infravermelho termal, que tem oito). A
função de cada uma dessa matrizes é promover o registro da radiância
proveniente do terreno em cada uma das oito banda. Esta matriz de oito
bandas por 16 detectores por banda (oito na infravermelha termal e 32 na pan)
tem uma largura de 480 metros no terreno, que são 16 linhas de 30 metros nas
bandas 1-4, 32 linhas de 15 metros no pan, 8 linhas no infravermelho termal.


O ETM+ é um sensor que faz um imageamento através de dois movimentos
perpendiculares entre si. O primeiro movimento é feito pelo deslocamento do
próprio satélite ao longo de sua órbita. A projeção desse movimento,
juntamente com o FOV, definem o que se denomina faixa de imageamento. No
caso ETM+ esta faixa de imageamento é de 185 km. O segundo movimento
necessário para constituir uma imagem no sistema de varredura mecânico
multiespectral é produzido pelo movimento de um espelho oscilante
transversalmente à faixa de imageamento.

O espelho oscilante projeta, no terreno, as matrizes de detectores que estão
nos planos focais. A cada movimento lateral do espelho oscilante numa direção
(leste para oeste, ou oeste para leste), são imageadas 16 linhas de 30 metros
(32 de 15 metros no pan e 8 de 60 metros no infravermelho termal), ou 480
metros de largura e com 185 km de extensão. Em cada banda particular, um
certo detector é responsável pelo imageamento de uma linha completa. Porém,
cada detector tem um IFOV (instantaneous field of view, campo de visada
instantâneo) de apenas 30 metros (15 no pan e 60 no infravermelho termal).
Portanto, para que uma linha de 185 km seja completamente “varrida” é
necessário que cada um dos detectores de cada banda seja acionado milhares
de vezes (185.000 metros dividido pelo IFOV de cada detector – 15, 30 ou 60
metros, de acordo com a banda).

Se for fixada uma certa posição inicial do espelho oscilante, no terreno haverá
a projeção de toda a matriz de detectores. Portanto, nesta posição, nenhum
detector estará cobrindo uma mesma área no terreno. Nesta posição, são lidos
os valores de radiância de cada elemento de terreno projetado em cada
detector em particular. A esta seqüência singular de leitura de todos os
detectores de todas as oito bandas dá-se o nome de minor frame (seqüência
primária de leitura). Após esse minor frame o espelho desloca-se para leste ou
para oeste (dependendo do sentido do espelho oscilante e o minor frame
adjacente é lido. Vê-se que entre um minor frame e outro, há uma adjacência
de elementos de 30 m no terreno (15 m para o pan e 60 m para o infravermelho
termal). A continuação dessa seqüência de minor frames fará com que toda a


linha seja coberta após um certo tempo, que equivale ao major frame
(seqüência completa de leitura). Ao terminar um major frame, o espelho
oscilante e o sistema de leitura e registro dos sinais terão varrido e lido mais de
6.000 minor frames; e também o espelho oscilante terá chegado ao fim de um
FOV (185 km de largura), e imageado um comprimento no terreno (sentido
descendente da órbita) equivalente a 480 m. Quando o espelho oscilante
retornar para imagear outros 480 m, o satélite terá avançado em sua órbita o
equivalente a 480 m no terreno e, assim, esse próximo conjunto de linhas (480
m) estará contíguo ao conjunto anterior, e assim por diante. Essa seqüência de
minor frames nas linhas e a seqüência de major frames na direção do
caminhamento da órbita forma a imagem.

Após a detecção do sinal proveniente do terreno, ele sofre processamentos
internos e é gravado a bordo ou encaminhado na forma digital para uma
estação em terra. No caso do Brasil, esta estação fica em Cuiabá, MT. Depois,
é enviado para Cachoeira Paulista, SP, para os processamentos necessários à
preparação dos produtos a serem arquivados ou enviados aos usuários.
Atualmente, o principal produto solicitado pelos usuários são as imagens na
forma digital e gravados em CDROM.

4. PROGRAMA SPOT

O programa SPOT (Satellite Pour Observation de la Terre, Satélite Para
Observação da Terra) é um programa Francês de satélites de sensoriamento
remoto. O primeiro da série foi lançado em 22/2/1986, o segundo em
22/1/1990, o terceiro foi lançado em 26/9/1993, mas perdeu-se no lançamento.
Em 22/3/1998 foi lançado, pelo veículo lançador Ariane, o SPOT-4 que, embora
guarde muitas características dos seus predecessores 1-3, representa um
avanço em vários sentidos. O sistema de observação da terra SPOT foi
projetado pela Agência Espacial Francesa (CNES – Centre National d’Études
Spatiales) e é operado por sua subsidiária Spot Image. Nesta seção a
discussão é centrada no Spot-4, mas sempre que necessário haverá referência


aos satélites anteriores ou mesmo a outros sistemas, particularmente ao
Landsat.

O Spot-4 classifica-se como um satélite de órbita baixa, ficando a 830 km de
altitude. Sua órbita é circular, o que garante que todas as cenas sejam
adquiridas a uma altitude praticamente constante, garantindo constância na
resolução espacial e na escala. A heliossincronicidade de sua órbita faz com
que o Spot-4 passe sobre uma certa área sempre à mesma hora solar, o que
permite que a cena apresente as mesmas condições de iluminação daquela
cena durante todo o ano (as variações passam a ser creditadas à sazonalidade
da estações do ano e às variações intrínsecas dos alvos). O ângulo entre o
plano orbital do Spot-4 e a direção Terra-Sol é praticamente constante e de
22,5o, fazendo com que o cruzamento com o equador no sentido descendente
norte-sul ocorra à hora solar de 10:30. A sua órbita também é quase polar,
sendo que o ângulo entre o plano da órbita e o plano equatorial é de 98,8o,
garantindo que toda a terra seja recoberta durante um ciclo de revisita
(considerando a possibilidade de visada fora do nadir). Como a órbita é em
fase, o satélite passa sobre o mesmo ponto após um número inteiro de dias
que, para as visadas no nadir (visada vertical), é de 26 dias. Neste período o
Spot-4 terá completado 369 órbitas ao redor da terra. Cada revolução orbital
dura 101,5 minutos. Em cada órbita o Spot-4 cruza o plano equatorial duas
vezes, uma no sentido norte-sul, ou órbita descendente, durante o período
iluminado do dia; o segundo cruzamento ocorre no sentido ascendente sul-
norte durante o período noturno.

O Spot-4 foi concebido para ser um satélite com características bastante
diferenciadas em relação ao Landsat. As principais diferenças são a alta
resolução espacial de seus sensores, o sistema de imageamento por varredura
eletrônica (pushbroom) e a capacidade de visada lateral. O seu sistema de
imageamento é constituído por dois sensores denominados HRVIR (haute
resolution visible et infra rouge, alta resolução no visível e infravermelho). Na
verdade são dois sensores idênticos, colocados um ao lado do outro. A largura


da faixa de imageamento de cada um é de 60 km, perfazendo 117 km de
largura, pois há um recobrimento de 3 km no equador.

Um outro sensor a bordo do Spot-4 e também de interesse para o
sensoriamento remoto é o Vegetation. A Tabela 4 apresenta algumas
características dos HRVIR e do sensor Vegetation (Vegetação, VGT)

TABELA 4 - SENSORES DO SPOT-4

Bandas (µm) HRVIR Vegetação (VGT)

Resolução Faixa de Resolução Faixa de
espacial imageamen- espacial imageamen-
(m) to (km) (km) to (km)

B0 (azul) - - 1,1 km 2.250 km

B1 (verde, 0,50 a 0,59 µm) 20 m 60 km - -

Pan (vermelho, 0,61 a 10 m 60 km - -
0,68 µm)

B2 (vermelho, 0,61 a 20 m 60 km 1,1 km 2.250 km
0,68 µm)

B3 (infravermelho próximo, 20 m 60 km 1,1 km 2.250 km
0,78 a 0,89 µm)

MIR (infravermelho médio, 20 m 60 km 1,1 km 2.250 km
1,58 a 1,75 µm)

Alinhamento HRVIR/VGT 0,3 pixel do VGT

Calibração absoluta 9% 5%

Cobertura global da Terra 26 dias 1 dia


Cada um dos HRVIR possui 4 bandas espectrais, conforme a Tabela 4. A
banda pancromática possui a mesma faixa espectral da banda B2 (vermelho)
no Spot-4, mas era uma banda separada (0,51 a 0,70 µm) nos Spots
anteriores. Esse instrumento de imageamento é projetado para cobrir
instantaneamente uma linha completa de pixels de uma só vez ao longo do
FOV. Isso é conseguido usando uma matriz linear de detectores do tipo CCD
(charge-coupled device, ou dispositivo de cargas acopladas). A radiação
proveniente do terreno é separada por dispositivos ópticos especiais em quatro
bandas espectrais. As matrizes lineares do CCD operam no modo chamado
pushbroom. Um telescópio de grande abertura angular forma uma imagem
instantânea dos elementos adjacentes do terreno na matriz de detectores no
plano focal do instrumento. Isso significa que num mesmo instante uma linha
inteira (de 60 km de largura por 10 ou 20 m de comprimento, para o modo
monoespectral (M) ou multiespectral (X), respectivamente). Após a leitura dos
valores de radiância em todos os detectores do CCD, o satélite terá avançado
20 ou 10 metros (modo X ou P, respectivamente) no terreno, e uma nova linha
de detectores será lida. Ou seja, o próprio movimento do satélite é que produz
a varredura no sentido latitudinal da órbita, enquanto que o imageamento
longitudinal (transversal ao sentido da órbita) é promovido pelo arranjo matricial
fixo de detectores. Os sinais gerados pelos detectores (que são fotodiodos) são
lidos seqüencialmente num determinado intervalo de tempo. Assim, embora o
arranjo linear de detectores não faça a “varredura” da linha para serem
sensibilizados pela luz, os detectores são varridos eletronicamente para gerar o
sinal de saída.

O telescópio de cada HRVIR tem um campo de visada (FOV) de 4o que, à
altitude de 830 km, corresponde a um largura de 60 km no terreno. Esta largura
é vista instantaneamente pela linha de 6.000 detectores da matriz linear de
detectores. Assim, cada HRVIR gera uma imagem de 60 km de largura ao
longo da órbita. Cada detector gera um pixel por vez, e cada pixel tem uma
dimensão de 10 m por 10 m no modo de alta resolução. Quando detectores
adjacentes são varridos (lidos) eletronicamente aos pares, eles geram pixels
correspondentes a uma área no terreno medindo 20 m x 20 m resultando numa

imagem com 20 m de resolução espacial. O movimento do satélite ao longo de
sua órbita resulta em varreduras de linhas sucessivas e isso completa a
imagem.

O HRVIR tem dois modos de operação quanto à resolução espacial,
dependendo se os detectores são lidos um a um (modo M, de monoespectral)
ou em pares (modo X, de multiespectral). A luz que entra no sistema óptico é
dividida em quatro feixes correspondentes a quatro bandas espectrais por um
divisor espectral constituído de prismas e filtros. Esses feixes são
posteriormente focalizados nas quatro matrizes de detectores (uma para cada
banda). Dessa forma, quatro linhas de detectores geram simultaneamente
quatro planos espectrais para uma mesma linha no terreno; portanto, as
imagens geradas por cada banda para uma mesma superfície do terreno são
perfeitamente registradas, pois cada um de seus pixels provêm
simultaneamente de um mesmo feixe eletromagnético.

Os HRVIRs têm três modos de imageamento: o multiespectral (modo X)
correspondendo às bandas B1, B2 e B3, mais a banda do infravermelho médio,
com uma resolução espacial no terreno equivalente a 20 metros; o modo
monoespectral (M) correspondendo à banda B2 (vermelho) com uma resolução
de 10 metros no terreno; e o modo X + M que combina os modos X e M. O
imageamento feito por cada instrumento HRVIR é inteiramente independente
entre si.

Na entrada óptica de cada HRVIR do Spot-4 há um espelho com um
mecanismo que permite o desvio da visada para uma faixa de terreno
adjacente à projeção da órbita no terreno. Isso quer dizer que o Spot-4 tem a
possibilidade de ter visadas laterais, fora do nadir. Esse redirecionamento da
visada para as laterais pode ser de ±27o em relação ao nadir. Esse desvio é
controlado por um mecanismo que permite uma graduação lateral com
incrementos de 0,3o. Tal característica pode ser usada para adquirir uma
imagem, em resposta a uma solicitação de programação pelo usuário, em
qualquer posição afastada de até 450 km para ambos os lados da trajetória do
satélite no terreno; isso é conseguido com os ângulos extremos ( +27o ou –

27o). Outra função dessa característica é a de ser usada principalmente para a
obtenção de imagens de um mesmo local mas em ângulos diferentes para a
geração de pares estereoscópicos com as finalidades de restituição
fotogramétrica e mapeamento do relevo. Também é usada para permitir o
posicionamento do instrumento para a direção de uma fonte de calibração.

Um aspecto sensível do Spot-4 é a calibração, que se dá de duas maneiras. A
finalidade da calibração é a obtenção de valores radiométricos entre os pixels
que guardem uma relação entre si e também que guardem uma relação com as
propriedades de reflexão da energia eletromagnética dos alvos. O primeiro
modo de calibração é aquele chamado calibração intra-banda, ou também de
normalização de respostas dos detectores CCD. O objetivo dessa calibração é
balancear a resposta dos 3.000 detectores de cada banda quando o
instrumento vê uma superfície perfeitamente uniforme. Ou seja, para uma
mesma banda, todos os detectores têm que gerar o mesmo sinal quando são
sensibilizados por uma mesma fonte. A segunda calibração é chamada de
calibração absoluta e tem a finalidade de medir a responsividade dinâmica do
instrumento através do estabelecimento de uma relação precisa entre uma
fonte externa perfeitamente estável (o Sol) e o sinal de saída do instrumento. O
sistema de calibração é usado a intervalos regulares para verificar e, se
necessário, ajustar a resposta do instrumento. Alguns dos efeitos que podem
suscitar de ajustes compensatórios são mudanças na transmissividade dos
componentes ópticos como resultado do envelhecimento em órbita, distorções
mecânicas causadas por variações de temperatura, variações no ruído gerado
pela eletrônica do imageamento ou dos detectores do CCD.

O sensor Vegetation é uma câmera multiespectral também num sistema de
imageamento do tipo pushbroom, mas de baixa resolução espacial (1,1 km,
Tabela 4). As funções desse sensor são permitir um monitoramento contínuo,
regional e global da biosfera continental e das culturas. Com seu grande campo
angular (FOV de 101o, o que corresponde a uma faixa de imageamento de
2.250 km) consegue cobrir 90% da terra num só dia, e os outros 10% restantes


no dia seguinte. Como há coincidência de bandas entre o HRVIR e o VGT, os
dois sistemas são bastante complementares.

Da mesma forma que o Landsat, o Spot transmite o sinal de imagens para
estações localizadas em diversas partes da Terra. Além disso, tem um sistema
de gravação a bordo, que permite o armazenamento de até 40 minutos de
gravação (uma cena HRVIR de 60 km por 60 km é imageada em menos de 15
segundos).

5. PROGRAMA BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO

O Brasil possui basicamente dois programas de sensoriamento remoto. Um, é
denominado CBERS (China Brazil Earth Resources Satellite, Satélite Sino-
Brasileiro de Sensoriamento Remoto, com descrição mais pormenorizada na
internet, no endereço: http://www.inpe.br/programas/cbers/portugues/
index.html, e o outro MECB (Missão Espacial Completa Brasileira, cuja
descrição pode ser encontrada também na internet no endereço:
http://www.inpe.br/programas/mecb/default.htm) (INPE, 2000a,b).

O programa CBERS é uma missão conjunta entre o Brasil, através do INPE, e
a China, através da CAST (Agência Chinesa de Ciência e Tecnologia), e
envolve a construção, lançamento e gerenciamento operacional de dois
satélites de sensoriamento remoto. O primeiro foi lançado em 14/10/1999 a
partir da base de lançamentos de Tayuan, pelo veículo lançador Longa Marcha
4B.

O CBERS é um satélite com massa de 1.450 kg, com dimensões de 1,8 x 2,0 x
2,2 m, além de ter os painéis solares com 6,3 x 2,6 m. Está a uma altitude de
778 km, em órbita circular (período de 100,26 minutos), quase polar (inclinação
de 98,5o em relação ao plano equatorial), heliossíncrona com cruzamento do
equador no sentido norte-sul às 10:30 da manhã. Nesta configuração orbital
obtem imagens aproximadamente com mesma escala, recobre quase que
inteiramente a Terra a intervalos regulares de 26 dias, e os imageamentos de
um mesmo ponto sempre ocorrem a uma mesma hora solar.


A constituição de sua carga útil é muito interessante, pois traz características
de diversos outros satélites, e ainda oferece novidades em termos de
imageamento. Possui três sensores a bordo: a câmera CCD (charge-coupled
device, dispositivo de cargas acopladas), o imageador por varredura mecânica
IRMSS (infrared multispectral scanner system, sistema varredor multiespectral
de infravermelho), e a câmera WFI (wide field imager, imageador de grande
campo de visada).

A câmera CCD/CBERS apresenta semelhanças com o HRVIR do Spot-4. Suas
principais características estão na Tabela 5 e uma visão de seus constituintes
está na Figura 1.

TABELA 5 - CÂMERA CCD DO CBERS

Bandas espectrais 0,51 - 0,73 µm (pancromático)
0,45 - 0,52 µm (azul)
0,52 - 0,59 µm (verde)
0,63 - 0,69 µm (vermelho)
0,77 - 0,89 µm (infravermelho próximo)
Resolução espacial no terreno 20 m x 20 m
Resolução temporal 26 dias no nadir; até 3 dias com visada
lateral
FOV 8,3o
Faixa de imageamento 113 km
Visada lateral ±32º
Taxa de dados 2 x 53 Mbits/segundo
FONTE: INPE (2000)

A câmera CCD/CBERS é um sensor que cobre as faixas espectrais do visível e
se estende até o infravermelho próximo. Com esse conjunto de bandas
consegue-se atender uma grande parcela da demanda por dados de
sensoriamento remoto. Além disso, possui uma banda pancromática que cobre
todo o visível e, ao contrário do Spot-4, esta banda do CBERS é mais larga,
porém com menor resolução espacial. O fato de cobrir todo o visível permite
um aproveitamento da experiência e das técnicas de fotointerpretação feitas
sobre fotografias aéreas preto e branco normais.


A sua faixa de imageamento é maior que a do Spot, mas menor que a do
Landsat. A capacidade de imageamento lateral, ou fora do nadir, em ângulos
bastante amplos (±32º), é uma vantagem comparativa importante em relação
aos sistemas existentes. Essa maior capacidade de visada lateral permite que
se possam fazer revisitas com até 3 dias entre passagens. Isso é uma
característica relevante em situações de ocorrência de eventos que precisam
ser monitorados em curto espaço de tempo.

1 - Módulo de Serviço

2 - Sensor de
Presença do Sol

3 - Conjunto dos
Propulsores de 20N

4 - Conjunto dos
Propulsores de 1N

5 - Divisória Central

6 - Antena UHF de
Recepção

7 - Câmera de
Varredura
Infravermelho

Fig. 1 – Satélite CBERS e seus componentes.

FONTE: INPE (2000)

Outro componente do Cbers é o imageador por varredura mecânica (IRMSS).
Esse sensor opera com um FOV de 8,8o, o que equivale a 120 km de largura
no terreno. Possui quatro bandas espectrais, sendo uma que abrange desde o
visível até o infravermelho próximo (0,50 a 1,1 µm), duas no infravermelho

médio (1,55 a 1,75 µm e 2,08 a 2,35 µm). Essas três bandas espectrais
possuem resolução espacial de 80 metros no terreno. Uma quarta banda
espectral localiza-se no infravermelho termal (10,4 a 12,5 µm). Sua resolução
temporal é de 26 dias, e não possui capacidade de visada fora do nadir.

O outro sensor a bordo do CBERS, e de interesse para o sensoriamento
remoto, é a câmera WFI (imageador de grande campo de visada). É um sensor
baseado na tecnologia CCD; portanto, não possui componentes móveis para o
imageamento, o qual é feito eletronicamente na direção transversal à órbita, e
passivamente pelo próprio deslocamento do satélite no sentido da órbita. A
WFI/CBERS possui apenas duas bandas espectrais: uma na região do
vermelho (0,63 a 0,69 µm) e outra na do infravermelho próximo (0,77 a 0,89
µm). A WFI/Cbers possui um FOV de 60o, o que corresponde a uma faixa de
890 km no terreno. Isso garante ao sensor um período de revisita de apenas
cinco dias. Como em todo sistema há uma solução de compromisso entre os
diversos requisitos da missão, no caso da WFI/CBERS, para ter essa resolução
temporal e cobrir uma faixa extensa de terreno a cada passagem, houve um
sacrifício da resolução espacial, que passou a ser de 260 m.

A WFI/CBERS, apesar da baixa resolução espacial, apresenta-se como um
sensor de alto potencial de aplicação. Possui características intermediárias
entre todos os sistemas existentes para o estudo da superfície terrestre. Sua
resolução espacial não é tão boa quanto a do ETM+/Landsat-7 (30 m na
maioria das bandas) mas também não é mellhor do que a do AVHRR/NOAA
(Advanced Very High Resolution Radiometer da National Oceanic and
Atmospheric Administration, Radiômetro Avançado com Resolução Muito Alta),
que é de 1,1 km. O nome deste sensor pode induzir a um equívoco de
entendimento quanto à sua resolução espacial. Porém, é que o AVHRR/NOAA
é originariamente um sensor meteorológico e, para esta aplicação, a resolução
espacial de 1,1 km é muito alta; ao contrário do que ocorre para boa parte das
aplicações de sensoriamento remoto, onde são exigidas resoluções melhores
do que essa. Além disso, a WFI/CBERS, embora não possua a alta resolução
temporal de um dia do AVHRR/NOAA, também não possui a baixa resolução


temporal do HRVIR/Spot, que é de 26 dias no nadir. Com essas características,
é provável que se consiga identificar diversas aplicações que demandem tais
resoluções intermediárias.

As suas duas bandas espectrais são dispostas em pontos estratégicos do
espectro eletromagnético e são destinadas principalmente ao estudo da
vegetação. Nestas duas regiões (vermelho e infravermelho próximo) são os
locais em que a vegetação apresenta o maior contraste espectral, ou seja, a
banda do vermelho é de alta absorção de energia, e a do infravermelho
próximo é de alta reflexão. Esse contraste deverá ser explorado através dos
índices de vegetação, que visam exatamente a realçar a vegetação
representada numa cena de sensoriamento remoto.

Os dados do CBERS são gravados por estações terrenas; no caso Brasil, a
estação está em Cuiabá, MT. O processamento dos dados para que sejam
gerados os produtos a serem distribuídos aos usuários é feito em Cachoeira
Paulista, SP. O catálogo para verificação de cobertura de imageamento e
qualidade de imagens pode ser acessado a partir da internet no seguinte
endereço: http://www.dgi.inpe.br/index.html (INPE, 2000a).

6. SATÉLITES NOAA

A NOAA (National Oceanic and Atmospheric Admnistration), que é uma
agência governamental dos Estados Unidos, é responsável pelos satélites
também chamados NOAA (Kidwell, 1997). A série de satélites NOAA tem sido
de grande importância no campo da meteorologia. São satélites de órbita
heliossíncrona, circular a aproximadamente 850 km. Entre os sensores a
bordo, um que será aqui descrito é o AVHRR-3/NOAA (Advanced Very High
Resolution Radiometer, Radiômetro Avançado de Muito Alta Resolução). Como
esclarecido anteriormente, esta resolução pode ser considerada muito alta para
aplicações em meteorologia; mas para muitas aplicações de sensoriamento
remoto, esta resolução do AVHRR-3/NOAA é considerada baixa. O AVHRR-3
faz parte dos sensores a bordo dos satélites NOAA K, L e M (que recebem
após o lançamento os números de 15, 16 e 17, respectivamente).

O AVHRR-3/NOAA é um radiômetro imageador de varredura mecânica que
opera em seis bandas espectrais (Tabela 6). Os dados adquiridos durante cada
passagem permitem, após o processamento em terra, a análise de parâmetros
de interesse em hidrologia, oceanografia, uso da terra e meteorologia. Os
dados dos canais 1, 2 e 3A são usados para monitorar a energia refletida nas
porções do visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético. Esses
dados permitem a observação da vegetação, de nuvens, lagos, linhas de costa,
neve, aerossóis e gelo. Os dados dos canais 3B, 4 e 5 são usados para
determinar a energia radiativa da temperatura da superfície terrestre, da água,
e do mar bem como das nuvens sobre eles. Apenas cinco canais podem ser
transmitidos simultaneamente; os canais 3A e 3B são comutados para
passagens diurnas/noturnas, conforme necessário, enquanto que o 3B só
opera durante as passagens matutinas do satélite. A Tabela 6 apresenta as
características dos canais do AVHRR-3/NOAA. O campo de visada (FOV) do
AVHRR-3/NOAA é de ±55,4o, o que equivale a 2.250 km de largura de faixa
imageada no terreno. Com esta largura de faixa e com a taxa de 14 revoluções
orbitais por dia, a terra toda é coberta a cada dia. Portanto, a resolução
temporal do AVHRR-3/NOAA é muito maior que a dos outros satélites de
sensoriamento remoto vistos até aqui. Porém, há o sacrifício da resolução
espacial que, no seu caso, é de 1,1 km para os pixels no nadir. Os dados do
AVHRR-3/NOAA podem ser recebidos por antenas menores e também a
custos reduzidos.

TABELA 6 - CARACTERÍSTICAS DO AVHRR-3/NOAA-K, L E M

Canal Banda espectral ( m) Resolução espacial (no
nadir, em km)
1 (visível) 0,580 – 0,68 1,1
2 (infravermelho próximo) 0,725 – 1,00 1,1
3A (infravermelho médio) 1,580 – 1,64 1,1
3B (infravermelho médio) 3,550 – 3,93 1,1
4 (infravermelho termal) 10,300 – 11,3 1,1
5 (infravermelho termal) 11,500 – 12,5 1,1
FONTE: NOAA (2000)


7. PROGRAMA EOS (EARTH OBSERVING SYSTEM)

O programa EOS (Earth Observing System, Sistema de Observação da Terra)
é um programa de longo prazo (pelo menos 15 anos), cuja missão é gerar
conhecimento científico em profundidade sobre o funcionamento da Terra
como um sistema. Tem-se como premissa que esse conhecimento científico
forneceria os fundamentos para o entendimento das variações naturais e
induzidas pelo homem no sistema climático da Terra e também forneceria uma
base lógica para as tomadas de decisão quanto às políticas ambientais (King,
1999). É um programa que envolve vários países e uma grande gama de
satélites e sensores.

O primeiro grande satélite desse programa denomina-se Terra, anteriormente
chamado EOS/AM-1. O nome “Terra” surgiu após um concurso nacional (nos
Estados Unidos) entre estudantes de nível elementar e médio, cuja ganhadora
foi uma aluna de 13 anos. O satélite Terra, lançado em 18/12/1999, está numa
órbita circular a 705 km de altitude, quase polar, heliossíncrona, cruzando o
equador às 10:30 da manhã na órbita descendente, e à 1:30 da madrugada no
sentido ascendente.

Esse satélite possui cinco sensores: MODIS (Moderate-Resolution Imaging
Spectroradiometer, Espectrorradiômetro de Imageamento de Moderada
Resolução), ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer, Radiômetro Espacial Avançado de Emissão Termal e Reflexão),
MISR (Multi-angle Imaging Spectroradiometer, Espectrorradiômetro Imageador
em Múltiplos Ângulos), CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
Network, Sistema de Medição de Energia Radiante da Terra e Nuvens), e
MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere, Medição da Poluição
na Troposfera). A seguir é feita uma breve descrição dos três primeiros
sensores.

O Modis é um sensor com 36 bandas espectrais, cobrindo desde o limite
inferior do visível (0,366 µm) até o infravermelho termal (14,385 µm). É um
sistema de varredura transversal à direção da órbita, cujo espelho faz a


varredura a uma taxa de 20,3 rpm. Cada varredura cobre uma faixa de 2.330
km no sentido transversal à órbita e 10 km no sentido longitudinal à órbita, no
nadir. Suas dimensões são de 1,0 m x 1,6 m x 1,0 m, e massa de 250 kg. Sua
resolução espacial é dependente das bandas, sendo de 250 m para as bandas
1 e 2, de 500 m para as bandas 3-7, e de 1.000 m para as bandas 8-36. As
principais aplicações são traçar limites terra/nuvens, avaliar propriedades da
superfície terrestre (vegetação, principalmente), nuvens e aerossóis, cor
oceânica, fitoplâncton, biogeoquímica, vapor d’água na atmosfera, nuvens do
tipo cirrus, temperatura da superfície e das nuvens, medições de ozônio.

O sensor Aster tem 405 kg e possui três subsistemas, um para cada região
espectral, com alta resolução espacial. Na região do visível/ infravermelho
próximo tem três bandas com 15 m de resolução espacial, sua faixa de
imageamento é de 60 km, e pode fazer visadas laterais de ±24o, pode cobrir
até 318 km fora do nadir. Esse sub-sistema é composto de dois telescópios,
sendo que um deles pode apontar para trás na mesma direção da órbita,
permitindo que se gerem imagens estéreo. O sub-sistema responsável pela
região do infravermelho médio mede a radiação em seis bandas entre 1,60 µm
e 2,46 µm, com 30 m de resolução espacial, e numa faixa de imageamento de
60 km. O terceiro sub-sistema do sensor Aster é responsável pela medição da
radiação em cinco bandas espetrais no infravermelho termal, entre 8,125 µm e
11,65 µm, com resolução espacial de 90 m e faixa de imageamento de 60 km.
Esses dois últimos sub-sistemas possuem capacidade de apontamento de
±8,54o lateralmente, o que permite que qualquer ponto na superfície possa ser
imageado pelo menos a cada 16 dias.

O terceiro sensor do Terra aqui descrito é o Misr. Este sensor faz imagens da
terra em nove direções de apontamentos diferentes. Uma câmera aponta para
o nadir e outras oito cobrem diferentes ângulos de visada (26,1o, 45,6o, 60,0o, e
70,5o para frente e para trás na direção da órbita); as resoluções espaciais
variam de 250 m no nadir a 275 m para a câmera com ângulo mais extremo. A
faixa de imageamento é de 360 km e, além disso, cada câmera possui quatro
bandas espectrais entre o visível e o infravermelho próximo.


8. PROGRAMAS DE RADAR

O termo radar vem de radio detection and ranging, ou detecção de alvos e
avaliação de distâncias por ondas de rádio. A operação dos radares se dá em
comprimentos de onda bem maiores que os do visível e infravermelho. Operam
entre 40 GHz (banda K-alfa) e 300 MHz (banda P) (ou entre 0,8 cm e 100 cm).
Os radares, como geram sua própria iluminação, podem funcionar tanto
durante o dia como durante a noite e, para alguns comprimentos de onda,
praticamente não sofrem interferências atmosféricas (Short, 1998). Essas duas
características são importantes, pois ao poderem imagear a qualquer hora,
podem otimizar seu posicionamento em relação ao Sol para captar energia
solar em seus painéis solares e também operar em horários onde as estações
de recepção estão com mais tempo livre, evitando congestionamentos. E, ao
serem praticamente imunes às condições atmosféricas, oferecem grande
certeza de aquisição de imagens em condições adequadas para uso; os
satélites que operam na região ótica têm grande quantidade de imagens
inaproveitáveis por causa da cobertura de nuvens.

Em geral um sistema radar é constituído dos seguintes elementos: um gerador
que envia pulsos a intervalos regulares a um transmissor. Este os envia a um
duplexador (ou multiplexador), que os envia a uma antena direcional que
modula e focaliza cada pulso num feixe transmitido ao alvo; os pulsos que
retornam são captados pela mesma antena e enviados a um receptor que os
converte (e amplifica) em sinais de vídeo, que são conduzidos a um dispositivo
de gravação que pode armazená-los digitalmente para processamento
posterior. Cada pulso dura apenas alguns microssegundos (em geral há cerca
de 1.500 pulsos por segundo). O conhecimento da teoria radar é um tanto
quanto complexa, exigindo conhecimentos de várias áreas, entre elas as de
física, geometria, eletrônica, e processamento de sinais.

Atualmente há dois grandes programas que envolvem o imageamento da
superfície terrestre por sensores radar, a bordo de stélites: o ERS (European
Remote Sensing Satellite, Satélite Europeu de Sensoriamento Remoto) e o
Radarsat, do Canadá.


O programa ERS é europeu e iniciou-se com o ERS-1, cujo lançamento deu-se
em 17/7/1991 pelo lançador francês Ariane-4, a partir da base de lançamentos
de Kourou, na Guiana Francesa; o ERS-2 foi lançado em 21/4/1995 (Francis et
al., 1995). Os dois satélites têm órbita síncrona com o Sol, com cruzamento do
equador, no percurso descendente, às 10:30 da manhã, hora local; a órbita é
quase polar (98,5o), com altitude média de 780 km, e tem um intervalo de
revisita de 35 dias. O ERS-2, que é muito semelhante ao ERS-1, pesa cerca de
2,3 toneladas, tem dimensões de 2 m x 2 m de base e 3 m de altura, e tem um
painel solar de 12 m x 2,4 m.

O ERS-2 é constituído de vários sensores. Um de especial interesse para o
sensoriamento remoto é o radar imageador, com antena de 10 m, e que pode
operar no chamado modo “imagem”, em banda C (freqüência de 5,3 GHz ou
comprimento de onda de 5,6 cm), com polarização VV (transmissão e recepção
verticais), e num ângulo de visada fixo em 23o no meio da faixa de
imageamento. Fornece imagens com resolução espacial de 30 m x 30 m, numa
cena de 100 km x 100 km. Esse modo de operação é o mais largamente
utilizado para aplicações terrestres do ERS. Mas esse radar também pode
operar no modo onda (wave mode, modo onda) e, então, adquire imagens de 5
km x 5 km a cada 200 ou 300 km num sistema de amostragem, com aplicação
em oceanografia.

O ERS-2 tem ainda um radar para a medição da velocidade e direção do vento
sobre os oceanos; um radar altímetro para fazer medições precisas dos sinais
de retorno provenientes dos oceanos e das superfícies de gelo; um radiômetro
de varredura mecânica que opera nos comprimentos de onda de 1,6; 3,7; 11 e
12 m, com resolução espacial de 1 km x 1 km (no nadir) e com uma largura
de faixa de imageamento de 500 km. Também leva um instrumento
denominado GOME (Global Ozone Monitoring Experiment, Experimento de
Monitoramento Global do Ozônio).

O outro satélite com sistema radar de grande importância para o
sensoriamento remoto é o Radarsat, do Canadá, lançado em 4/11/1995. O
Radarsat tem órbita circular de 798 km de altitude, circulando a Terra a cada

100,7 minutos, 14 vezes por dia , com inclinação de 98,6o em relação ao
equador. Sua órbita é heliossíncrona, mas com passagem pelo equador às
6:00 (descendente), hora local; e o período de revisita é de 24 dias para um
mesmo modo de operação e ângulo de incidência, embora possa ter
imageamentos distanciados de apenas 4,5 dias para ângulos de incidência
diferentes. Essa configuração orbital permite que o Radarsat explore ao
máximo as condições iluminação de seu painel solar, e ao mesmo tempo passa
sobre as estações de recepção em horários não utilizados por outros sistemas
evitando, assim, conflitos de gravação no momento da aquisição das imagens
(CCRS, 2000).

O Radarsat, com massa de 3.200 kg, opera na banda C (freqüência de 5,3
GHz ou comprimento de onda de 5,6 cm), em polarização HH (transmissão e
recepção da onda eletromagnética polarizada horizontalmente). É um sistema
versátil, possui vários modos de imageamento, pode variar o ângulo de
incidência (com antena de 15 m x 1,5 m direcionada para a esquerda no
hemisfério sul) desde 20o até 50o, a largura da faixa de imageamento pode
variar de 35 km a 500 km, e as resoluções espaciais podem variar de 10 m a
100 m. A filosofia que norteia o sistema é a de fornecer o mais prontamente
possível a imagem adquirida ao usuário. O tempo decorrido entre a aquisição e
o recebimento pode ser tão rápido quanto um dia.

9. REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

Canadian Centre for Remote Sensing (CCRS). Radarsat program. [online]
<http://www.ccrs.nrcan.gc.ca>. May 2000.

Centre National d'Études Spatiales (CNES). SPOT program. [online].
<http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm>. May 2000.

European Space Agency (ESA). ERS satellite. [online].
<http://services.esrin.esa.it/erslist.htm>. May 2000.

Francis, C.R. et al. The ERS-2 spacecraft and its payload. ESA Bulletin, n. 83,
p. 12-31, Aug. 1995.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Aquisição de imagens.
[online]. <http://www.dgi.inpe.br>. May 2000a.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Programa CBERS. [online].
<http://www.inpe.br/programas/cbers/portugues/index.html>. May 2000b.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Programa MECB. [online].
<http://www.inpe.br/programas/mecb/default.htm>. May 2000c.

Kidwell, K.B. NOAA polar orbiter data users guide. Suitland, NOAA, 1997.
120p.

King, M.D. EOS science plan. Greenbelt, NASA, 1999. 397p.

King, M.D.; Greenstone, R. EOS reference handbook. Greenbelt, NASA,
1999. 361p. [online].
<http://eos.nasa.gov/eos_homepage/misc_html/refbook.html>. May 2000.

Lauer, D.T.; Morain, S.A.; Solomonson, V.V. The Landsat program: its origins,
evolution, and impacts. Photogrammetric Engineering and Remote
Sensing, v. 63, n. 7, p. 831-838, July 1997.

National Aeronautics and Space Administration (NASA). Landsat program.
[online]. <landsat.gsfc.nasa.gov>. May 2000.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Introduction to the
NOAA KLM system. <http://www2.ncdc.noaa.gov:80/docs/klm/>. May
2000./

Novo, E.M.L.M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. São Paulo:
Edgard Blücher, 1989. 308p.

Short, N.M. The remote sensing tutorial. CDROM. Washington, NASA, 1998.


CAPÍTULO 3

SENSORIAMENTO REMOTO NO ESTUDO DO
MEIO AMBIENTE

Parte A:
P A N A M A Z Ô N I A : O DOMÍNIO DA FLORESTA
AMAZÔNICA NA AMÉRICA DO SUL

PAULO ROBERTO MARTINI1
INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS
DIVISÃO DE SENSORIAMENTO REMOTO

1
martini@ltid.inpe.br

DSR/INPE P.R. Martini

ÍNDICE

LISTA DE FIGURA ....................................................................................... 3A-5

LISTA DE TABELA ...................................................................................... 3A-7

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................ 3A-9

2. FLORESTAS .......................................................................................... 3A-9

3. RIOS ...................................................................................................... 3A-11

4. SOLOS E AGRICULTURA .................................................................... 3A-13

5. RECURSOS MINERAIS ......................................................................... 3A-15

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 3A-16

DSR/INPE 3A-3 P.R.Martini

LISTA DE FIGURA

FIGURA 1- LIMITES DA PANAMAZÔNIA .................................................... 3A-19


LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – ÁREA DE ESTUDO (SA) X ÁREA DE PAÍS (CA) ................. 3A-17

TABELA 2- FIGURAS DO DESFLORESTAMENTO NA AMAZÔNIA
LEGAL EM AGOSTO/1996 ..................................................... 3A-17

TABELA 3 – DESFLORESTAMENTO NOS DOMÍNIOS PANAMAZÔNICOS EM
1990 ...................................................................................... 3A-18


1. INTRODUÇÃO

Alguns meses antes da Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento
e Meio Ambiente, UNCED-92, o INPE propôs um projeto de cooperação para os
países amazônicos da América do Sul. Este projeto contemplava o uso de
Sensoriamento Remoto orbital para monitorar a floresta tropical da megaregião. O
nome Panamazônia como ficou denominado o projeto, serviu e serve atualmente
para designar a grande região compreendida pela floresta no Brasil e no conjunto
dos países amazônicos.

A Tabela 1 mostra a distribuição do domínio florestal amazônico não brasileiro em
relação a área total dos respectivos países. O tamanho final da área
panamazônica incluindo aquela do Brasil (5.082.539 km2) é 7.702.264 km2. Este
número define a distribuição ambiental da floresta amazônica na América do Sul,
ou seja, o Domínio Panamazônico. Este número foi o primeiro e talvez o principal
resultado obtido pelo projeto de cooperação. Principal porque mostra que pelo
menos 58% da área total dos países panamazônicos se encontram dentro do
contexto ambiental de florestas tropicais. Somos todos predominantemente
amazônicos como mostra a figura 1 onde as fronteiras panamazônicas estão
traçadas sobre as bordas dos países e o conjunto de 345 cenas LANDSAT que
cobrem todo o extenso domínio.

Neste texto são serão descritos alguns elementos marcantes da paisagem nativa
e antrópica da Panamazônia, principalmente aqueles passíveis de serem
observados e analisados em imagens do Satélite LANDSAT.

2. FLORESTAS

A Panamazônia é conhecida pela sua cobertura florestal densa. Verdadeiramente
a floresta densa (ombrófila-densa) é uma parte importante dos tipos de coberturas
ali instaladas a partir da última glaciação há 12.000 anos antes do presente.
Outros tipos importantes são as florestas abertas (ombrófila aberta) e as savanas
ou cerrados com uma extensa zona de transição entre elas. Os degraus andinos


dão berço a florestas também tropicais que são denominadas selvas altas ou
selvas de piemonte. A distribuição dos tipos de florestas da Amazônia Legal
brasileira se encontra no anexo Amazônia Desflorestamento 95-97, página 10
(INPE,1997).

Este condomínio de feições florestais de expressão planetária vem sendo
submetido nos últimos quarenta anos a um severo processo de ocupação. Os
números mais recentes sobre a expansão da ação antrópica no Brasil, com
detalhes, está apresentado também no anexo acima mencionado enquanto que
informações gerais sobre os demais países são apresentadas em INRENA-Peru
(1996), CUMAT-Bolívia (1992), IGAC-Colômbia (1993), SAGECAN-Venezuela
(1993), ENGREF-Guiana Francesa (1994) e ENRIC (1994) para os demais países.
Informações muito didáticas são apresentadas no anexo da revista Veja número
1527.

O número do desflorestamento na Amazônia brasileira para agosto de 1996 era de
517.069 km2 ou 51.706.900 hectares. Ao se relacionar estes números com a área
aqui adotada para Amazônia Legal, (5.082.539 km2, incluindo todo o Maranhão),
chega-se ao valor de 10,17% de desflorestamento. Os estados que mais
contribuíram para este percentual são os estados de Mato Grosso e Pará. A
Tabela 2 mostra a distribuição do desflorestamento no período 95/96 e as áreas
dos estados amazônicos brasileiros. A tabela também mostra a taxa de
desflorestamento encontrada durante o período 77-96 e de acordo com esta taxa,
o possível prazo de existência das florestas nos respectivos estados.

Os números do desflorestamento para os outros países sul americanos foram
obtidos pelo Projeto Panamazônia gerenciado pelo INPE. No decorrer do projeto a
partir de 1992 foram criados e treinados grupos de trabalho nos diversos países,
sendo-lhes transferidas imagens gravadas pela Estação de Cuiabá. Resultados
finais sobre o desflorestamento foram obtidos para três países: Bolívia, Peru e
Guiana Francesa.


O Peru através do Instituto Nacional de Recursos Naturais-INRENA reportou que
o índice de desflorestamento de suas florestas tropicais até 1990 foi de 9.20% da
cobertura original, representando um total de 69.482,37 km2 ou 6.948.237
hectares.

Na Guiana Francesa o ENGREF-Kourou apresentou em seu relatório de 1994 que
10.43% de florestas em sua área costeira haviam sido desmatadas até 1990. Este
índice aponta para um número em torno de 1.000 km2 de desflorestamento ou
1,10% da cobertura original daquele território francês.

A Bolívia através do Centro de Investigação do Uso Maior da Terra-CUMAT ,
avaliou que os bosques tropicais desmatados até 1990 somavam 23.974, 99 km2
ou 4.22% da área original de florestas.

Os demais países reportaram apenas parcialmente seus resultados ao Projeto
Panamazônia. Para estes países preferiu-se buscar figuras publicadas por ENRIC
(1994).

A Tabela 3 sintetiza a distribuição do desflorestamento nos domínios amazônicos
da América do Sul até o ano de 1990. No caso dos países como Colômbia,
Venezuela e Equador preferiu-se manter as áreas totais dos países ao invés de
usar os valores apenas dos domínios amazônicos da tabela 1, isto porque os
números obtidos do Projeto Panamazônia eram incompatíveis com aqueles
apresentados por ENRIC (op.cit).

3. RIOS

Os rios panamazônicos estão quase em sua totalidade na rede tributária do
Amazonas. Separam-se dele as bacias do Alto Orinoco na Venezuela, o Rio
Essequibo na Guiana, o Rio Courantyne na fronteira Guiana-Suriname e o Rio
Maroni da fronteira Suriname-Guiana Francesa. No Brasil devem ser mencionadas
bacias pequenas que drenam para o Atlântico. Estas incluem os rios Oiapoque e
Araguari no Amapá, o Rio Gurupi no Pará e o Rio Mearim no Maranhão.


Os tributários e o próprio Rio Amazonas apresentam águas de cores diferenciadas
bem características nas imagens de satélite. Assim os rios de águas turvas como
o Amazonas e todos os outros afluentes com nascentes andinas aparecem nas
imagens em cores ou tons mais claros. Os rios de águas cristalinas ou negras
aparecem em cores ou tons escuros.

De tons claros são os dois principais formadores do Rio Amazonas no Peru: os
rios Ucayali e Marañon. O primeiro acomoda a origem do Amazonas junto ao
Nevado Queuhisha, um pico de 5.000 metros localizado nos Andes Ocidentais,
próximo de Arequipa, Peru. Neste local um riacho de nome Apacheta acomoda as
primeiras águas perenes do Rio Amazonas. (Palkiewicz e Goicochea, 1996;
Martini e Garcia, 1996).

De águas turvas existem também outros grandes tributários andinos como o Napo,
o Putumayo e o Caquetá. Os formadores do Rio Madeira como o Madre de Dios,
Beni, Grande e Mamoré imprimem a ele também a assinatura de águas turvas.

Rios negros estão localizados principalmente na calha norte do Amazonas e têm
suas cabeceiras nas serras divisoras Amazonas-Orinoco, ao longo das fronteiras
do Brasil com as Guianas e a Venezuela. Dentre estes devem ser mencionados o
próprio Rio Negro além do Uatumã, Trombetas, Paru e Jari.

Rios cristalinos são aqueles com as cabeceiras instaladas no Planalto Central: o
Tapajós com seus formadores Juruena e Teles Pires, o Xingu com seus
formadores principais Iriri e Coluene, e o conjunto Araguaia-Tocantins, não
tributários diretos mas parte da embocadura do Amazonas.

Os rios cristalinos principalmente o Tapajós e o Xingu vem sendo seriamente
impactados por atividade de garimpo. O rejeito síltico-argiloso destes garimpos
tem transformado as águas límpidas destes rios em águas turvas (Martini,1988).

Na Bacia do Rio Tapajós existem duas grandes fontes de turbidez por garimpos.
A primeira está no Vale do Rio Teles Pires, a jusante das cidades de Peixoto de
Azevedo e Alta Floresta, ambas no Estado do Mato Grosso. A segunda entre os


rios Crepori e Jamanxim no sudoeste do Estado do Pará.Na Bacia do Xingu os
garimpos são mais extensos nas cabeceiras do Rio Fresco, para sul da cidade de
Tucumã, também no sul do Estado do Pará.

Os rios amazônicos mostram um potencial hidrelétrico invejável e alguns sítios
acomodam grandes lagos que produzem uma energia importante porque não
poluente e pouco impactante. As usinas atualmente em operação são: Samuel em
Porto Velho (RO), Curuauna em Santarém (PA), Tucuruí no baixo Tocantins e
Balbina no baixo Uatumã. Estas últimas representam exemplos opostos de
planejamento. Tucuruí é a maior hidrelétrica brasileira enquanto Balbina com um
lago de dimensões semelhantes não produz energia suficiente para suprir a
cidade de Manaus.

A usina de Procopondo no Rio homônimo do Suriname é a única unidade
hidrelétrica grande estabelecida fora do Brasil em terrenos amazônicos.

4. SOLOS E AGRICULTURA

Os padrões de agricultura nas imagens de satélite Landsat indicam que o
manejo tradicionalmente observado na região sul do Brasil foi aplicado apenas
localmente na Amazônia Legal. Dois fatores são prontamente identificados como
inibidores daquele procedimento: a pequena distribuição de solos ricos e
produtivos (e.g. latossolos vermelho-escuros) e a falta de condições geomórficas
adequadas para a agricultura ostensiva e mecanizada. As exceções são as
extensas áreas com soja da Chapada dos Parecis no Mato Grosso e as agrovilas
instaladas sobre solos muito nobres ao longo da Rodovia Transamazônica
próximo a Altamira no Pará.

A instalação de culturas perenes, adequadas ao ambiente amazônico, tem
crescido constantemente mostrando que além de boa produtividade elas ajudam a
inibir a erosão acelerada dos solos provocada pelos altos índices pluviométricos.
Culturas de chá, pimenta, cacau e outras vem se expandindo principalmente nos
estados do Amazonas e de Rondônia.


A pecuária, entretanto, continua sendo o padrão mais densamente distribuído nas
áreas desflorestadas da Amazônia. A pecuária continua firmemente se
expandindo principalmente em Mato Grosso (região nordeste), sul de Rondônia,
Pará e mais recentemente no Acre. A experiência tem demonstrado que a
pecuária, além de mostrar uma produtividade cerca de 4 vezes inferior ã outras
regiões produtoras tipo Goiás e Triângulo Mineiro, ela provoca pelo pisoteio do
gado e pela erosão uma degradação acelerada dos solos. Esta degradação
aparece pela lateritização intensa e rápida das áreas desmatadas.

Alternativas para usos sustentáveis da terra são ainda muito discretas e se
resumem a questões acadêmicas junto a instituições de pesquisa que atuam na
região. Nesta linha de sustentabilidade deve ser ressaltada a convivência
harmônica dos seringueiros com a mata nativa no Estado do Acre. Famílias de
seringueiros por décadas vem explorando a mata nativa sem destruí-la enquanto
que pecuaristas em meses movem imensas matas semelhantes para pastagens.

Nos demais países panamazônicos aparecem com destaque as culturas de arroz
e cana de açúcar da região costeira da Guiana e do Suriname, e os imensos
campos de coca da Bolívia, do Peru e da Colômbia.

As áreas de arroz e de cana de açúcar tem crescido intensamente na Guiana,
principalmente ao redor das cidades de Georgetown e de Nova Amsterdam. Os
campos de coca vem crescendo rapidamente nas regiões de Cochabamba e de
Santa Cruz na Bolívia bem como no médio Ucayalli, ao redor da cidade de
Pucallpa no Peru. As imagens mostram também que os campos colombianos não
se expandiram tanto como nos países mencionados. A pouca expansão da coca
na Colômbia pode ser compensada pela presença de grandes campos. do alto Rio
Napo na região dominada pela cidade de Tena no Equador. Esta área mostra a
entrada rápida e intensa da cultura a partir do final dos anos 80.


5. RECURSOS MINERAIS

Nos limites da Amazônia brasileira se encontram 3 das maiores minas para
exploração mineral atualmente em operações no planeta. Tratam-se das minas de
Carajás, do Rio Trombetas e do Rio Pitinga.

A chamada Província Mineral de Carajás, localizada no Estado do Pará, contem
como principal jazimento mineral 17.8 gigatoneladas de minério de ferro
(hematita). Secundariamente contem 1.1 gigatoneladas de minério de cobre além
de ouro, prata e molibdênio em quantidades menores porem consideradas
também como jazimentos.

Os platôs próximos do baixo Rio Trombetas no município de Oriximiná abrigam
uma jazida de 600 megatoneladas de bauxita, minério de alumínio.

O alto vale do Rio Pitinga, formador do Uatumã no Estado do Amazonas acomoda
um grande jazimento de cassiterita contendo 270.000 toneladas de estanho.

Outros jazimentos expressivos em atividade ou em reserva são: Serra do Navio
(AP) com manganês, Morro dos Sete Lagos (AM) com nióbio e terras raras, Serra
Pelada (PA) com ouro e Paragominas (PA) com alumínio.

O farto conjunto de jazimentos minerais conhecidos na Amazônia não se repete
nos demais países panamazônicos. Este fato deve-se certamente a falta de
conhecimento e de trabalhos sistemáticos de mapeamento como aqueles iniciados
pelo Projeto RADAMBRASIL em meados da década de 60.

As imagens as grandes minas citadas anteriormente não provocam impactos tão
significativos à paisagem e ao meio ambiente físico quanto aqueles descritos
anteriormente para os garimpos. Observa-se que os recursos hídricos envolvidos
na mineração não carregam rejeitos e quando existem ficam decantando em lagos
isolados. Verdadeiramente, as bordas das províncias minerais como no Projeto
Carajás se transformaram em escudos contra a expansão do desflorestamento.


Petróleo e gás são outros bens minerais intensamente explorados no domínio
panamazônico. A chamada Amazônia Peruana (Peruvian Amazon), por exemplo,
contem reservas suficientes a ponto de instalar um imenso oleoduto que sai do
Rio Tigre na fronteira com o Equador e do baixo Rio Maroñon para o porto de
Bayovar no Pacífico. O oleoduto mede mais que 1.300 quilômetros, cerca da
metade em domínio de floresta tropical. O Brasil também contem reservas
importantes de gás descobertos no alto Rio Tefé, Estado do Amazonas. Os furos
de sondagem ali são identificados nas imagens por um desflorestamento tipo
pequenas asas deltas. Reservas de petróleo também são observadas na
Amazônia Venezuelana.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA

-CUMAT (1992). Desbosque de la Amazonia Boliviana. Centro Investigaciones de
la Capacidad de Uso Mayor de la Tierra. La Paz, Bolivia.

-DNPM (1995) Economia Mineral do Brasil. Departamento Nacional da Produção
Mineral. Secretaria de Minas e Metalurgia. Ministério das Minas e Energia.
Brasilia.

-ENGREF (1994). Projet Panamazonia Première Phase. Ecole Nationale de Genie
Rural des Eaux et des Forets, Centre de Kourou, Guiane Française. Setembre.

-ENRIC (1994) A Source Book on Tropical Forest Mapping and Monitoring through
Satellite Imagery: The Status of Current International Efforts. Environmental and
Ntural Resources Information Center. Arlington, VA. June.

-Fioravante, C. (1995). O Rio Amazonas que não está no Mapa. Revista Nova
Escola, ano X n.86. Editora Abril S.A. São Paulo. Agosto.

-IGAC (1993). Relatorio sobre el Estado Actual del Proyecto IGAC-INPE. Instituto
Geográfico Agustin Codazzi, Bogotá, Colombia.


-INPE (1994). Technical Cooperation and Training within the Panamazonia Project:
a Proposal to UNEP. Brazilian National Institute of Space Research, São Jose
dos Campos SP. October.

-INPE (1997). Amazônia: Desflorestamento 1995-1997. Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente. MCT-MMA. São
José dos Campos SP.

-INRENA (1996). Monitoreo de la Deforestacion en la Amazonia Peruana. Instituto
Nacional de Recursos Naturales. INR-48-DAGMAR. Lima, Peru.

-Martini, P.R. (1988). O Declínio de um Grande Rio Brasileiro Detectado por
Imagens LANDSAT. V Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.1.
Natal RN, 11-15 de outubro de 1988.

-Martini, P.R. (1993). Panamazonia Project to Monitor South America Tropical
Forest. VI Latin America Remote Sensing Symposium. SELPER-Society of
Latin America Remote Sensing Specialists. Cartagena de Indias, Colombia.
October.

-Martini, P.R; Garcia, J.W. (1996) Depicting the Headwaters of the Amazon River
through the Use of Remote Sensing Data. International Archives of
Photogrammetry and Remote Sensing, vol. XXXI, part B7. Vienna, Austria.

-Palkiewicz, J.; Goicochea, Z.N. (1996). Resumen de Actividades de la Expedicion
Cientifica Internacional para Estabelecer de Manera Geograficamente Valida el
Verdadero Origen del Rio Amazonas. Sociedad Geografica de Lima, Peru.
Julio.

-SAGECAN (1993). Deforestacion em el Bosque Lluvioso Tropical: uma
Perspectiva Multitemporal. Proyecto Panamazonia-Caso Venezuela.
ServicioAutonomo de Geografia y de Cartografia Nacional. Ministerio del
Ambiente y Recursos Naturales Renovables. Caracas, Venezuela.

-VEJA (1997). Amazônia. Anexo do número 1527. Ano 30 n.5. Dezembro, 24.


Tabela 1

ÁREA DE ESTUDO (SA) X ÁREA DE PAÍS (CA)

PAIS SA (km2) CA (km2) SA/CA(%)
Bolívia 567,303 1,098,581 51.63
Colômbia 380,000 1,138,891 33.36
Equador 76,761 270,670 28.35
Guiana Francesa 91,000 91,000 100.00
Guiana 214,960 214,960 100.00
Peru 755,605 1,285,220 58.79
Suriname 142,800 142,800 100.00
Venezuela 391,296 912,050 42.00
Total 2,619,725 5,154,172 50.82

Tabela 2

FIGURAS DO DESFLORESTAMENTO NA AMAZÔNIA LEGAL EM
AGOSTO/1996

ESTADO ÁREA = A DEFLOR % TAXA (T) A-D
km
2
.(D) MÉDIA T
km2 km2/ano
ACRE 153.698 3.742 8,94 433 323
AMAPÁ 142.359 1.782 1,25 9 15.619
AMAZONAS 1.567.954 27.434 1,74 1.023 1.505
# MARANHÃO 329.556 99.338 30,14 1.061 217
MATO GROSSO 901.421 19.141 13,21 6.543 119
PARÁ 1.246.833 176.138 14,12 6.135 174
RONDÔNIA 238.379 48.648 20,40 2.432 78
RORAIMA 225.017 5.361 2,38 214 1.026
TOCANTINS 277.322 5.483 9,18 320 787
AMAZÔNIA 5.082.539 517.069 10,17 18.161 251 Comentário: GTH

Fonte: PROJETO PRODES - DESFLORESTAMENTO 95-97

# Área total do Estado


Tabela 2

DESFLORESTAMENTO NOS DOMÍNIOS PANAMAZÔNICOS EM 1990

Desflorestament
Domínio (km2) %
o (km2)
BOLÍVIA 23.974 567.303 4,22
BRASIL 415.200 5.082.539 8,16
*COLOMBIA 129.700 # 1.138.891 11,38
*EQUADOR 67.630 #270.670 24,98
GUIANA 5.190 214.960 2,41
GUIANA FRANCESA 1.017 91.000 1,11
PERU 69.482 755.605 9,20
SURINAME 3.200 142.800 2,24
*VENEZUELA 194.530 #912.050 21,32

909.923 9.175.818 9,91

# Inclui bosques tropicais fora do domínio amazônico.

# Inclui terrenos fora do domínio amazônico.

Fontes: - Projetos PRODES E PANAMAZÔNIA (INPE).
- ENRIC-94


Figura 1 – Limite da Panamazônia


CAPÍTULO 3

SENSORIAMENTO REMOTO NO ESTUDO DO
MEIO AMBIENTE

Parte B:

IMAGENS PARA MAPEAMENTO GEOLÓGICO E
LEVANTAMENTO DE RECURSOS MINERAIS: RESUMO
PARA USO DOS CENTROS DE ATENDIMENTO A
USUÁRIOS-ATUS DO INPE.

PAULO ROBERTO MARTINI1
COORDENADORIA DE OBSERVAÇÃO DA TERRA

1
martini@ltid.inpe.br

ÍNDICE

DSR/INPE 3B-2 P.R.Martini

LISTA DE TABELA ................................................................................... 3B-12

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 3B-5

2. APRESENTAÇÃO DE PRODUTOS ...................................................... 3B-5

3. CONTEÚDO DE INFORMAÇÃO ........................................................... 3B-6

3.1 BANDAS: ATRIBUTOS ESPECTRAIS .............................................. 3B-6

3.2 ESCALAS E RESOLUÇÃO: ATRIBUTOS ESPACIAIS ..................... 3B-9

3.3 ATRIBUTOS TEMPORAIS ................................................................ 3B-10

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 3B-
11


1. INTRODUÇÃO


Imagens de satélites, principalmente aqueles de perfis tecnológicos
semelhantes ao LANDSAT, são ferramentas efetivas para estudos geológicos.
Objetivamente pode-se identificar 6 campos principais onde as imagens tem
apresentado significativas contribuições. Nestes campos as imagens são
ferramentas cotidianas.

1.Mapeamento de litologias ou de rochas.

2.Mapeamento de estruturas geológicas tipo dobras, falhas, fraturas.

3.Levantamento hidrogeológico (água subterrânea).

4.Prospecção de óleo e de gas (petróleo)

5.Prospecção de bens minerais (ouro, cobre, ferro)

6.Impactos ambientais: garimpos, erosão, escorregamentos.

2. APRESENTAÇÃO DE PRODUTOS

Os produtos usualmente utilizados para estas aplicações levam em conta
primeiramente o conteudo de informações da imagem. Este conteúdo temático
depende dos atributos espectrais, temporais e espaciais. Além disto, os
produtos para os campos acima mencionados podem ser apresentados como
imagens em papel (analógicos) ou em meio digital. Neste contexto sempre que
a fotointerpretação tenha um papel preponderante sobre a integração de dados
de diferentes fontes, existe uma preferência pela imagem em papel preto e
branco, ou seja monoespectral.

Para mapeamentos litológicos/estruturais e levantamentos para hidrogeologia
utiliza-se preferencialmente imagens em papel preto e branco. As escalas
variam de 1:250.000, para levantamentos regionais, a 100.000 para trabalhos
de semidetalhe e 1:50.000 para mapas de detalhe.

Para estudos de prospecção para petróleo e bens minerais utilizam-se
produtos digitais, uma vez que a integração de dados multifontes através do
uso de sistemas de informações georeferenciadas (GIS) é um procedimento
comum.


A avaliação de impactos ambientais sobre o meio ambiente físico pode ser
feita por produtos em papel colorido, uma vez que a vegetação e a água são
importantes indicadores . Nos estudos sobre impactos ambientais de projetos
tipo represas ou unidades industriais, chamados RIMAS ou EIA-RIMAS, como
envolvem também dados de outras fontes, usam-se preferencialmente dados
apresentados em mídia ótica (CD ROM) ou magnética (dat ou exabyte).

3. CONTEÚDO DE INFORMAÇÃO

Para que um produto possa conter maior conteúdo de informaçao temática é
necessário que se agregue a ele os melhores atributos possíveis para uma
cena gravada segundo a organização alvo, sensor, sol e data. Assim se um
alvo na superfície da Terra reflete seletivamente a radiação solar, precisamos
selecionar as bandas que registrem melhor esta refletividade (atributo
espectral) bem como o período sazonal onde ele se apresenta mais detectável
(atributo temporal) conhecendo se os alvos estudados tem expressão na
escala e na resolução da imagem (atributos espaciais).

Situações mais típicas para seleção de imagens com maior conteúdo de
informaçoes para aplicações geológicas são apresentadas a seguir. O objetivo
sempre é o de agregar às imagens o melhor dos atributos espectrais, espaciais
e temporais.

3.1 BANDAS: ATRIBUTOS ESPECTRAIS

As rochas no Brasil estão constantemente associadas a solos e vegetação. O
comportamento das rochas nas imagens é portanto uma combinação das
respostas dos elementos rocha/solo/vegetação.

No caso de solos não transportados cobertos por vegetação nativa, o
comportamento das rochas se torna mais típico na banda do infravermelho
próximo. Esta banda corresponde a LANDSAT ETM-4, SPOT HRG-3 e CBERS
CCD-4 Diz-se que quanto mais básica for uma rocha (maior conteúdo de
elementos tipo Fe e Mg) mais escura ela aparece no infravermelho próximo.
Cabe mencionar como opção de muito baixo custo a banda pancromática do


sensor IR-MSS do CBERS. Esta banda diferentemente das outras bandas PAN
abrange parte do infravermelho próxima. As outras terminam no início do
infravermelho.

Na faixa visível correspondente a banda do vermelho tanto as rochas ácidas
quanto as básicas mostram assinaturas claras sempre que a vegetação não
seja alta e densa tipo a mata amazônica. Esta banda é a ETM-3 ou HRG-2 ou
CCD-3. A banda pancromática-PA do SPOT-5 poderia também ser
recomendada. Na faixa do visível e em domínio amazônico pode-se esperar
uma contribuição melhor da banda correspondente ao verde ou seja ETM-2,
HRG-1 e CCD-2.

Trabalhos geológicos que envolvam, portanto, mapeamentos de rochas
(litologias), de estruturas ou com objetivo de estudar água subterrânea, serão
bem atendidos por imagens da banda correspondente ao infravermelho
próximo, se possível com o apoio de uma banda do visível, preferencialmente a
centrada na faixa do verde.

Trabalhos geológicos voltados a prospecção de bens minerais como cobre,
chumbo, zinco, ouro, óleo ou gás, envolvem procedimentos de processamento
digital e integração de dados. Nestas situações torna-se necessário explorar
com mais profundidade os atributos espectrais das imagens. Assim o
recomendável seria que o usuário utilizasse todo o acervo de bandas dos
sensores, tanto na faixa visível quanto no infravermelho: 8 bandas ETM ou 5
bandas HRG ou 5 bandas CCD.

A questão é que o usuário normalmente pede para um processamento digital
mais simples um conjunto de 3 bandas. No caso de se tornar necessária a
seleção de 3 bandas para objetivos de prospecção deve-se buscar ao máximo
bandas que cubram todo o espectro ótico, ou seja: visível, infravermelho
próximo e o de ondas curtas (short wave infrared). Assim além das bandas do
verde e do infravermelho próximo recomenda-se tambem a banda ETM-7 ou
HRG-4. A banda ETM-7 na verdade foi definida a pedido da própria
comunidade geológica americana uma vez que tem correlação com a presença
de hidroxilas em argilas. Argilas hidroxiladas são indicadoras de possíveis


ocorrências de rochas ricas em cobre, chumbo e zinco. Deve ser entretanto
ressaltado que os melhores desempenhos da ETM-7 foram observados em
condições de baixa densidade de cobertura vegetal. No ambiente de florestas
densas como nos remanescentes de mata atlântica ou na Amazônia, os
desempenhos das bandas ETM-5 e ETM-7 para Geologia são semelhantes,
trazendo informações sobre o dossel da vegetação e não sobre os solos ou
rochas.

Uma ultima opção interessante é o produto composto pelas bandas HRG-2 e 3
do SPOT-5 junto com o seu canal pancromático. Nesta combinaçâo se
associam bons atributos espectrais com a ótima resolução espacial de 2.5
metros da banda PA .

Os produtos recomendados para prospecção em Geologia são os digitais. Se
analógicos devem ser sempre coloridos.

Estudos sobre áreas onde o meio ambiente físico tenha sido impactado devem
ser suportados por uma combinação de bandas que mostrem a situação das
águas, da cobertura vegetal e do conjunto rocha/solo. Assim para domínios de
floresta densa a composição RGB: ETM-543, HRG-432 e CCD-342 atendem a
maior parte dos objetivos. Terrenos de baixa densidade vegetal (não
amazônicos) serão melhor atendidos por composições “falsa-cor normais”, ou
seja com RGB: ETM-432 ou HRG-321, ou mesmo CCD-432. Estudos recentes
mostram que o desempenho do IRMSS-CBERS em bandas pancromática e do
infravermelho de ondas curtas (pan+7+8 em GBR) é muito bom para estudos
geológicos em terrenos não amazônicos.

Estudos sobre impactos ambientais, os RIMAS ou EIA-RIMAS, seguem aquilo
que foi descrito para as áreas impactadas apenas que neste caso os produtos
devem ser apresentados em mídia digital. O estudo de áreas já impactadas,
pelas análises de campo podem recomendar a geração de produtos
fotográficos coloridos.

3.2. ESCALAS E RESOLUÇÃO: ATRIBUTOS ESPACIAIS


Os principais atributos espaciais ou geométricos das imagens de satélites para
a área de Geologia dizem respeito à relação entre o tamanho da cena e o
quadro sinótico da área imageada (escala) e a dimensão do elemento de
resolução da cena (pixel) no terreno.

Um pixel menor permite uma escala maior mas sempre com restriçoes quanto
ã dimensão da área coberta pela imagem. Assim para um pixel de 30 metros
como aquele do Mapeador Temático pode-se chegar a uma escala de 1:50.000
mas a área coberta pela imagem será a menor, ou seja, 45 quilômetros de
lado. Se o interesse do usuário for por uma área grande, equivalente ao de
uma cena LANDSAT completa, serão necessárias 16 imagens na escala
1:50.000, ou apenas 1 imagem em escala 1:250.000 ou menor. Se o usuário
estiver interessado em levantamentos geológicos regionais a imagem de
1:250.000 terá naturalmente melhor relação custo/benefício do que a de
50.000, embora mostre menos detalhes.

O pixel PAN do SPOT tem possibilidade de suportar ampliações fotográficas de
escala 1:25.000 sem perder o contexto de cena que define claramente as
bordas dos diversos alvos. Ampliações 1:25.000 a partir de um pixel de 30
metros como aquele do TM fazem com que as bordas dos alvos apareçam
serrados perdendo-se o entendimento do contexto da cena.

O processamento digital sobre dados SPOT ou LANDSAT permite que realces
de borda ou de contraste melhorem bastante as escalas máximas de
ampliação. Assim imagens TM melhoradas por processamento em computador
podem ser ampliadas até 1:25.000 sem perder seu conteúdo de informação
geológica. Imagens SPOT-PAN registradas com canais XS podem chegar a
escala de 1:15.000 mantendo aínda atributos em boas condições para estudos
geológicos.

3.3 ATRIBUTOS TEMPORAIS

O contexto temporal das imagens para Geologia não tem naturalmente a
importância necessária de uma aplicação em Agricultura. Geralmente busca-se
para Geologia a imagem livre de nuvens, com maiores índices de visibilidade e


de conteúdo/qualidade da informação gravada. Existe entretanto um efeito
temporal nas imagens que influencia fortemente o conteúdo de informação
geológica: trata-se do sombreamento.

O sombreamento é o efeito observado nas imagens no qual as faces das
vertentes voltadas para o sol ficam mais claras do que as faces opostas à
iluminação da cena que ficam mais escuras. Este efeito provoca um realce
para as feições do relevo como cristas, vales, drenagens, alinhamentos de uma
forma geral. Este efeito é mais intenso quanto mais baixo for a ângulo de
elevação solar na gravação da cena. No caso do hemisfério sul os ângulos
mais baixos de elevação do sol ocorrem entre os meses de junho e agosto.

O sombreamento em situações extremas pode subverter até resoluções
geométricas. Observa-se que imagens com resolução mais grosseira gravadas
com baixo ângulo solar mostram com maior detalhe os atributos de relevo do
que cenas com resolução mais fina gravadas com o sol mais alto. Exemplos
conhecidos mostram que imagens de 80 metros de resolução gravadas com
ângulos em torno de 33 graus mostram feições geológicas e geomorfológicas
mais nitidamente do que imagens com 30 metros de resolução de mesma
latitude coletadas com elevação de sol acima de 50 graus.

Para mapeamentos geológicos e mesmo estudos de prospecção mineral onde
a estrutura geológica exerça o principal controle, a seleção de cena deve
contemplar também a busca por imagens com baixos ângulos de elevação
solar.

Deve ser mencionado também que em situações extremamente especiais onde
os alinhamentos de relevo ou de drenagen se estendem na direção exata do
azimute solar não existirão condições de iluminação para gerar os realces
acima descritos.

4.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Balieiro, M.G.; Martini, P.R. (1986) Exemplos de Análise Geológica
Comparativa entre dados SIR-A, LANDSAT, SLAR e SKYLAB (resumo). IV


Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.1, pg.78. Gramado, RS.
Agosto 10-15, 1986.

Rodrigues, J.E.; Liu, C.C. (1988) A Geometria de Iluminação Solar e sua
Influência na Observação de Estruturas Geológicas em Imagens Orbitais. V
Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, vol.2, pg.294-302. Natal,
RN. Outubro 11-15, 1988

5. TABELA DOS SENSORES E BANDAS COM AS PRINCIPAIS
APLICAÇÒES EM GEOLOGIA

SatéliteLANDSAT 7 SPOT5 CBERS
Sensores ETM+ HRG CCD IR-MSS WFI
BANDAS 1 2 3 4 5 6 7 P 1 2 3 4 P 1 2 3 4 P P 7 8 9 10 11
A 5 6
Mapeamento B G R BGR BGR R BG B R
NF G
Litológico BG R B RG BGR G B R B G
F R
Geologia G MR B RG B R B G M


Urbana
Mapeamento M M M M M M
Estrutural
Águas M M M M M M
Subterrâneas
Prospeção B G R B GRM B RG G BR
Mineral
Oleo e Gás G RB GRB BGR M
(Petróleo)
Ambientes B R GB R GB G R R GB B R
NF G
Impactados GR B GRB B GR GRB G R
F B
Eia-Rima B R GB R GBG R GRB B R
NF G
Eia-Rima B GR M GRB B GR GRB R G
F B

ACROGRAMAS USADOS NA TABELA
B: COR AZUL NA COMPOSIÇÃO COLORIDA
CCD: CAMERA DE ALTA RESOLUÇÃO DO CBERS
EIA: ESTUDOS DE IMPACTOS AMBIENTAIS
ETM+: MAPEADOR TEMÁTICO AVANÇADO, principal sensor do LANDSAT 7
F: FLORESTA: COBERTURA FLORESTAL DENSA-AMAZÔNIA
G: COR VERDE NA COMPOSIÇÃO COLORIDA
HRG: ALTA RESOLUÇÃO GEOMÈTRICA, principal sensor do satélite SPOT-5
IR-MSS: VARREDOR MULTI-ESPECTRAL INFRAVERMELHO DO CBERS
M: IMAGEM EM PRETO E BRANCO
N: NÃO FLORESTA: ÁREA FORA DO DOMÍNIO AMAZÔNICO
P: MODO PANCROMÁTICO DO IR-MSS DO CBERS
PAN: MODO PANCROMÁTICO do LANDSAT-7
PA: MODO PANCROMÁTICO DO SPOT-5
P5: MODO PANCROMATICO DO CCD-CBERS
R: COR VERMELHA NA COMPOSIÇÃO COLORIDA
RIMA: RELATÓRIO DE IMPACTO SOBRE O MEIO AMBIENTE
WFI: IMAGEADOR DE GRANDE VISADA DO CBERS


CAPÍTULO 4

TECNOLOGIA ESPACIAL NO
ESTUDO DE FENÔMENOS
ATMOSFÉRICOS

J o r g e C o n r a d o C o n f o r t e1

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE

1
conrado@ltid.inpe.br

DSR/INPE 4 -1 J.C.Conrado

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 4-7

2. APLICAÇÕES DOS DADOS COLETADOS PELOS SATÉLITES
METEOROLÓGICOS .............................................................................. 4-10

2.1 VENTO ................................................................................................ 4-11

2.2 PRECIPITAÇÃO ................................................................................. 4-12

2.3 SONDAGENS ATMOSFÉRICAS ........................................................ 4-14

2.4 RADIAÇÃO .......................................................................................... 4-17

2.5 OZÔNIO ............................................................................................... 4-19

2.6 MEDIDAS DE CO ................................................................................ 4-19

2.7 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR ...................................... 4-21

3. CONCLUSÃO ......................................................................................... 4-21

4. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................... 4-22


LISTA DE FIGURAS

1 - PRIMEIRA IMAGEM OBTIDA PELO SATÉLITE TIROS1 ...................... 4-7

2 - DISPOSIÇÃO DOS SATÉLITES METEOROLÓGICOS DE ACORDO
COM SUAS ÓRBITAS ............................................................................ 4-9

3 - ÓRBITA DO SATÉLITE TRMM ............................................................... 4-9

4 - IMAGENS SATÉLITE GOES-E INFRAVERMELHO, VISÍVEL,
INFRAVERMELHOR(VAPOR D'ÁGUA) E MICROONDAS SATÉLITE
DMSP (SENSOR SSM/I) ........................................................................ 4.10

5 - VENTO ESTIMADO USANDO DADOS DO SATÉLITE GOES-8 .......... 4-12

6 - PRECIPITAÇÃO ESTIMADA USANDO DADOS DO CANAL
INFRAVERMELHO DO SATÉLITE GOES ............................................. 4-13

7 - CAMPO DE PRECIPITAÇÃO OBTIDO ATRAVÉS DO RADAR
METEOROLÓGICO DO SATÉLITE TRMM ............................................ 4-13

8 - PERFIL VERTICAL DE TEMPERATURA OBTIDO ATRAVÉS DE DADOS
DO SATÉLITE NOAA 14 ........................................................................ 4-15

9 - CAMPO DE TEMPERATURA EM 500 HPA OBTIDO A PARTIR DE
DADOS DO SATÉLITE NOAA 14 .......................................................... 4-16

10 - CAMPO DE UMIDADE RELATIVA 1000 HPA OBTIDO A PARTIR DE
DADOS DO SATÉLITE NOAA 14 ........................................................ 4-17

11 – RADIAÇÃO DE ONDA CURTA ABSORVIDA, OBTIDA A PARTIR DE
DADOS DO SATÉLITE NOAA ............................................................ 4-18

12 - RADIAÇÃO DE ONDA LONGA EMITIDA, OBTIDA A PARTIR DE
DADOS DO SATÉLITE NOAA ............................................................ 4-18

13 - OZÔNIO MEDIDO EM 09/06/2000, A PARTIR DO SATÉLITE ERS-2 4-19

14 - CONCENTRAÇÃO DE CO MEDIDA PELO SENSOR MOPITT DO


SATÉLITE TERRA .............................................................................. 4-20

15 - EMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR SATÉLITE NOAA ......... 4.21


1. INTRODUÇÃO

Os primeiros satélites, com instrumento meteorológico a bordo, foram lançados
em 17 de fevereiro de 1959 (Vanguard 2) e 7 de agosto de 1959 (Explorer 6)
mas, devido a problemas com estes satélites as informações obtidas, não
tiveram grande utilidade. O primeiro satélite que teve sucesso na obtenção de
dados meteorológicos foi o Explorer7, lançado em 13 de outubro de 1959 com
um radiômetro desenvolvido por Verner Suomi e seus colaboradores da
Universidade de Wisconsin. Com as informações obtidas foram feitos os
primeiros mapas aproximados da radiação refletida e emitida (na faixa do
infravermelha) pelo sistema terra e a atmosfera. O primeiro satélite com
finalidade de aplicação exclusivamente meteorológica foi lançado em 1 de abril
de 1960, o TIROS 1, na Figura 1 pode-se observar a primeira imagem
transmitida por este satélite.

Fig. 1 - Primeira imagem obtida pelo satélite TIROS 1


Após o lançamento deste satélite, e com o avanço na área de eletrônica e
informática, e com o desenvolvimento de novos sensores e softwares, os
dados obtidas pelos satélites meteorológicos puderam então ser aplicados aos
mais diversos campos de interesse da meteorologia.

Os satélites meteorológicos podem ser classificados de acordo com sua órbita
em três diferentes classes:

GEOESTACIONÁRIOS

POLARES

TROPICAIS

Os satélites de órbita geoestacionária são assim denominados pois
aparentemente eles se mantêm fixos sobre um mesmo ponto na superfície da
Terra. Estão localizados a 36.000 km acima da superfície da Terra, permitindo
desta forma um monitoramento continuo dos fenômenos atmosféricos que se
desenvolvem na área de visada do satélite. A principal característica deste
satélite e a obtenção de uma nova imagem a cada 30 minutos. Outro fator
importante associado a este tipo de satélites está relacionado com a área de
cobertura, bem superior aos demais tipos de órbita acima mencionados, em
razão da altitude em que está posicionado. Em função de estarem colocados
sobre a linha do equador as regiões polares não são monitoradas pelos satélite
geostacionários.

Os satélites de órbita polar estão posicionados geralmente entre 700 e 800 km
acima da superfície terra. Têm em geral um período orbital de 98 a 102 minutos
o que fornece um total de aproximadamente 14 órbitas por dia. Em função da
sua altitude, estes satélites cobrem uma faixa bem estreita da Terra por onde
estão se deslocando. A principal característica deste satélite é que as regiões
polares têm um monitoramento mais detalhado. Na Figura 2, podemos
observar a rede de satélites meteorológicos que são utilizados no
monitoramento dos principais fenômenos meteorológicos.


Fig. 2 - Disposição dos satélites meteorológicos de acordo com suas órbitas.

Nesta figura não esta incluída a órbita do primeiro satélite com objetivo
exclusivo de adquirir informações meteorológicas na região tropical, ou seja o
satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), lançado em 27/11/1997.
Este satélite esta localizado numa órbita inferior ao dos tradicionais satélites de
órbita polar, ele esta posicionado a 350 km acima

da superfície terrestre, com uma inclinação de 35° em relação a linha do
equador, Figura 3.

Fig. 3 - Órbita do satélite TRMM.


2. APLICAÇÕES DOS DADOS COLETADOS PELOS SATÉLITES
METEOROLÓGICOS

Os satélites meteorológicos atualmente operacionais obtêm informações em
três faixas do espectro eletromagnético, isto é: na faixa do infravermelho,
visível, infravermelho (vapor d'água) e microondas. A seguir estão imagens
obtidas pelos satélites nestas faixas de observação Figura 4.

Fig. 4 - Imagens do satélite GOES-E na faixa do infravermelho, visível,
infravermelho (vapor d'água) e microondas satélite DMSP (sensor SSM/I)

DSR/INPE 4-
10 J.C.Conrado

Inicialmente, a aplicação principal dos dados coletados pelos satélites
meteorológicos, tinha como objetivo principal a observação dos deslocamentos
dos sistemas frontais e o desenvolvimento de sistemas locais. Estas
informações eram utilizadas para a análise subjetiva das condições
meteorológicas predominantes em pequena ou grande escala.

Com o desenvolvimento de softwares, diversas metodologias foram
desenvolvidas para a aplicação das informações coletadas por estes satélites.
Deve-se salientar a importância que os dados coletados por estes satélites têm
para determinadas regiões, seja pela carência de uma rede de observações
adequada ou por se encontrarem em regiões remotas (florestas, desertos,
oceanos, etc). A seguir serão mostradas resumidamente, algumas aplicações
usando os dados obtidos através dos satélites meteorológicos.

2.1. - VENTO

A metodologia de extração de ventos usando dados de satélites
geoestacionários é realizada usando-se informações de duas imagens
sucessivas (intervalo de 30 minutos). A velocidade do vento é estimada
calculando-se o deslocamento da nuvem nas duas imagens e dividindo-se
então pelo intervalo de tempo entre estas imagens. Eles são estimados para
três níveis da atmosfera, alto, médio e baixo, sendo atribuída para cada nível
uma cor para representá-los.

Na Figura 5, pode-se observar a velocidade do vento estimada usando-se esta
metodologia.

DSR/INPE 4-
11 J.C.Conrado

Fig. 5 - Vento estimado usando dados do satélite GOES –8.

2.2 - PRECIPITAÇÃO

A precipitação é outra variável que pode ser avaliada usando informações
obtidas pelos diversos sensores a bordo dos satélites meteorológicos (que
operam nas bandas do visível, infravermelho, e microondas). As técnicas que
utilizam os dados dos sensores nas bandas do visível, infravermelho e
microondas são denominadas de técnicas indiretas de avaliação da
precipitação, pois estes sensores não medem diretamente a precipitação.
Somente através do radar meteorológico, a bordo de satélite é possível avaliar
diretamente a precipitação, o satélite TRMM no presente momento é o único
que nos permite obter medidas diretas de precipitação. Na Figura 6, podemos
observar o campo de precipitação estimado usando informação do canal
infravermelho do satélite GOES.

DSR/INPE 4-
12 J.C.Conrado

Fig. 6 - Precipitação estimada usando dados do canal infravermelho do
satélite GOES.

Na Figura 7 observa-se o campo de precipitação obtido pelo radar
meteorológico a bordo do satélite TRMM.

Fig. 7 - Taxa de precipitação obtida através do radar a bordo do satélite TRMM

DSR/INPE 4-
13 J.C.Conrado

2.3 - SONDAGENS ATMOSFÉRICAS

Um produto de fundamental importância obtido através dos satélites
meteorológicos são as sondagens atmosféricas. A sondagem da estrutura
vertical da atmosfera nos fornece a variação dos campos de temperatura,
umidade e vento, campos estes que são de fundamental importância no
conhecimento da estabilidade da atmosfera. No Brasil, em somente algumas
estações da rede de observação meteorológica, é feita uma única observação
por dia. Esta carência de informações não nos permite o conhecimento preciso
da estrutura vertical da atmosfera. Com os sensores HIRS (High Resolution
Infrared Radiation Sounder) e AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit),
instalados a bordo dos satélites polares da série NOAA, podemos obter a
variação dos campos de vento, temperatura e umidade na vertical.

Nas figuras 8, 9 e 10 podemos observar o perfil vertical de temperatura e
umidade para a cidade de Cuiabá, e os campos de temperatura e umidade
obtidos com informações derivadas dos dados recebidos pelos sensores a
bordo do satélite NOAA-14.

DSR/INPE 4-
14 J.C.Conrado

Fig. 8 - Perfil vertical de temperatura obtido através de dados do satélite
NOAA 14.

Estes perfis verticais são de fundamental importância em meteorologia, pois
eles nos permitem avaliar a estabilidade da atmosférica, ou seja, se existe a
possibilidade do desenvolvimento de sistemas convectivos.

DSR/INPE 4-
15 J.C.Conrado

Fig. 9 - Campo de temperatura em 500 hPa obtido a partir de dados do
satélite NOAA-14

DSR/INPE 4-
16 J.C.Conrado

Fig. 10 - Campo de umidade relativa 1000 hPa , obtido a partir de dados do
satélite NOAA-14

2.4 - RADIAÇÃO

A radiação solar que atinge o topo da atmosfera é da ordem de 1365 Watts/m2 ,
deste total em média, somente a metade atinge a superfície da terra, trinta
porcento é refletida para o espaço e 20 porcento é absorvida pelas nuvens,
poeiras e gases do efeito estufa. Portanto, a medida da radiação atmosférica
usando satélites, é de fundamental importância para uma melhor compreensão
do clima. Nas Figuras 11 e 12 podemos observar a medida da radiação de
onda curta e longa realizada a partir das informações coletadas pelos satélite
da série NOAA.

DSR/INPE 4-
17 J.C.Conrado

Fig. 11 - Radiação de onda curta absorvida, obtida a partir de dados do satélite
NOAA.

Fig. 12 - Radiação de onda longa emitida, obtida a partir de dados do satélite
NOAA.

DSR/INPE 4-
18 J.C.Conrado

2.5 - OZÔNIO

O primeiro dado disponível relacionado com a diminuição da camada de ozônio
foi observado na estação Antártica japonesa Syowa em 1982. O cientista inglês
J. Lovelock, foi quem descobriu a influência do CloroFluorCarbono (CFC) como
o principal mecanismo na diminuição do ozônio na região Antártica. A partir de
1978, com o satélite de órbita polar Nimbus 3, vem sendo realizadas medidas
da concentração de ozônio na atmosfera. Na figura 13, podemos observar o
resultado da medida feita pelo satélite ERS-2, na qual a camada de ozônio
atingiu o seu nível mais baixo, em 9 de setembro de 2000.

Fig. 13 - Ozônio medido em 9/6/2000 a partir do satélite ERS-2.

2.6 - MEDIDAS DE CO

A medida do CO na atmosfera tornou-se possível com o lançamento do satélite
TERRA em 19 de dezembro de 1999, um projeto comum dos Estados Unidos,
Canadá e Japão. Este satélite tem a bordo o sensor MOPITT (Measurements
of Pollution in the Troposphere), cuja finalidade principal é a medida da
poluição. Os dados obtidos por este sensor são de fundamental importância,
pois o CO é um dos principais gases associado com o efeito estufa. Na Figura
14 podemos ver os primeiros resultados obtidos com os dados deste sensor.

DSR/INPE 4-
19 J.C.Conrado

Nesta figura pode-se observar a grande concentração de CO na América do
Sul e África, concentração associada pricipalmente com o efeito das
queimadas nestas duas regiões.

Fig. 14 - Concentração de CO medida pelo sensor MOPITT do satélite TERRA.

Os dados obtidos por satélites meteorológicos também podem ser aplicados
em diversas áreas, entre estas podemos citar: no alerta de ocorrência de
geadas e nevoeiros. O uso de dados de satélites meteorológicos para as mais
diversas aplicações, é um campo que ainda não esgotou todas as
possibilidades, pois para cada novo sensor lançado a bordo dos satélites,
novas metodologias de uso podem ser desenvolvidas.

DSR/INPE 4-
20 J.C.Conrado

2.7 - TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

Um produto de fundamental importância que pode ser obtido através de dados
de sensores que operam no infravermelho e microonda é a temperatura da
superfície do mar. Esta variável tem as mais diversas aplicações, seja nas
atividades de pesca bem como no conhecimento do padrão de circulação dos
oceanos. Na Figura 15, podemos observar a variabilidade da temperatura da
superfície do mar em escala global com os dados obtidos atraves dos satélites
da série NOAA.

Fig. 15 - Temperatura da superfície do mar satélite NOAA.

3. - CONCLUSÃO

Foram mostrados acima resumidamente algumas aplicações que podemos
obter através de dados obtidos pelos satélites meteorológicos. Porém,
podemos citar também algumas que não foram mostradas tais como:
monitoramento de geadas, monitoramento de nevoeiro, umidade do solo,
monitoramento de aerosóis, monitoramento de raios, etc. Comparando a
primeira imagem transmitida pelo satélite TIROS, com as imagens de alta
qualidade hoje obtidas pelos atuais satélites, bem como os proudtos gerados
usando os dados destes satélites, nota-se que um grande progresso foi feito a

DSR/INPE 4-
21 J.C.Conrado

partir de 1 de abril de 1960. Progresso este que têm sido de grande utilidade
para a humanidade.

4. - BIBLIOGRAFIA

Kidder, S.Q.; Vonder Harr, T.H. Satellite Meteorology: an introduction.
Academic Press, 1995.

http://www.cptec.inpe.br

http://terra.nasa.gov

http://jwocky.gsfc.nasa.gov

http://trmm.gsfc.nasa.gov

http://auc.dfd.dlr.de/GOME/main.html

DSR/INPE 4-
22 J.C.Conrado

CAPÍTULO 5

TECNOLOGIA ESPACIAL NA
PREVISÃO DO TEMPO

S é r g i o H e n r i q u e S o a r e s F e r r e i r a1
H é l i o C a m a r g o J ú n i o r2
CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS

1
e-mail: henrique@cptec.inpe.br
2
e-mail: helio@cptec.inpe.br

DSR/INPE 5-1 S.H.S.Ferreira

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................ 5- 5
1. INTRODUÇÃO .......................................................................5-7
2. UM BREVE HISTÓRICO DA METEOROLOGIA ..................5-8

3. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE SUPERFÍCIE ...............5-10

4. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE ALTITUDE ................... 5-10

5. SATÉLITES METEOROLÓGICOS ......................................5-11

6. PLATAFORMA DE COLETA DE DADOS (PCD) .................5-16

7. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS E PREVISÃO DO
TEMPO ......................................................................................5-17

8. CONCLUSÃO .....................................................................5-19

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................5-20


LISTA DE FIGURAS

1 – Visão esquemática das orbitas dos satélites meteorológicos
operacionais ......................................................................................... 5-11
2 - Imagem GOES 8 de 28/06/99 12:00 UTC nos canais: ......................... 5-13
3 - Temperatura atmosférica global procedente do canal 6 do HIRS do
satélite NOAA 14 .................................................................................. 5-15
4 - Campo de ventos obtidos a partir de imagens do GOES 8 ............... 5-16
5 - Analise do dia 28 / 06 /1999 00 GMT - Modelo Global CPTEC ............ 5-17
6 - Previsão de 24 horas Válida para 29/ 06/ 1999 00 GMT ...................... 5-19


1. INTRODUÇÃO

Através dos tempos, a compreensão dos fenômenos atmosféricos tem
ganhado relevada importância, devido aos prejuízos materiais e de vidas
humanas que o desconhecimento destes fenômenos podem ocasionar.
Partindo do pressuposto que tais prejuízos podem ser minimizados, ou até
mesmo evitados, grandes recursos têm sido aplicados à meteorologia em todos
os países do mundo, tanto para o desenvolvimento da previsão do tempo,
quanto para a climatologia. Tais recursos não restringem-se apenas aos
centros de pesquisa e previsão do tempo, mas abrangem uma fabulosa rede
internacional de informações e coleta de dados, mantida pelos países que
integram a OMM (Organização Meteorológica Mundial).

Para compreender como funciona esta rede de informações, para fins de
previsão de tempo, é necessário compreender a diferença entre tempo e clima.
Embora estes dois conhecimentos estejam intimamente relacionados é
importante observar que a previsão do tempo corresponde a uma previsão
diária do estado da atmosfera, enquanto a caracterização do clima constitui
uma generalização ou integração das condições do tempo, para um certo
período e uma determinada área. Em termos práticos, tanto para a previsão do
tempo quanto para a previsão do clima é necessário um grande volume de
dados. Estes provém de estações meteorológicas distribuídas pelo mundo, das
imagens de satélites e de radar, através de informações reportadas por
aeronaves, navios e bóias oceânicas. No entanto, para o caso da previsão do
tempo, todas estas informações devem chegar aos centros de previsão, o mais
rápido possível, para que possam ser analisadas em tempo hábil.

Os resultados da previsão do tempo são divulgados nas mais variadas formas,
popularizando uma cultura básica em meteorologia, que nem sempre é
compreendida plenamente pelo público em geral, mas que passa a integrar-se
cada vez mais na cultura geral do cidadão.

Iniciando por um breve histórico do desenvolvimento da meteorologia,
abordamos de forma sucinta o processo da previsão do tempo, desde a coleta
das informações nos diversos tipos de estações até a elaboração dos boletins


de previsão do tempo. Cabe destacar que os conceitos básicos de
meteorologia e previsão de tempo podem se relacionar com os conteúdos das
disciplinas escolares do ensino fundamental e médio.

2. UM BREVE HISTÓRICO DA METEOROLOGIA

O estudo da atmosfera inicio-se em tempos remotos. No Ocidente os primeiros
registros foram feitos por Aristóteles (século IV a.C.), mas foi somente no
século XVII que começaram os primeiros passos significativos para o início da
meteorologia como ciência. Um fato importante foi a invenção do Barômetro
por Torricelli em 1644. A partir da invenção deste instrumento começou a se
desenvolver o conceito de pressão atmosférica, sua relação com as condições
do tempo e a fundamentação das leis físicas nos séculos seguintes.

O barômetro de Torricelli constituía-se de um tubo de vidro fechado em uma
das extremidades. Este tubo preenchido com mercúrio era embocado em uma
cuba contendo o mesmo líquido metálico. Desta forma, verificava-se na época
que o peso da coluna de mercúrio era equilibrado pela pressão do ar,
permanecendo aproximadamente à 760 mm de altura, isto é, indicando a
pressão de 760 mmHg , o que eqüivale aproximadamente à 1013 hPa (hecto -
Pascal) ou 1,013 x 105 N/m2 , que também corresponde à pressão normal
atmosférica ao nível médio do mar. Esta pressão varia com a altitude do lugar
e também com as condições do tempo. O aumento dos valores de pressão
está relacionado ao movimento descendente do ar, inibindo a formação de
nuvens. Ao contrário, a diminuição da pressão, está relacionada ao movimento
ascendente do ar, permitindo a condensação do vapor d’água e a formação de
nuvens. Tais relações foram depois esclarecidas, através do estudo da
dinâmica da atmosfera. Além do barômetro, outros importantes instrumentos
meteorológicos foram inventados na mesma época, tais como os
anemômetros, termômetros, pluviômetros, etc.

O segundo passo significativo da meteorologia, rumo a viabilização da previsão
do tempo, foi dado após a criação do telégrafo elétrico, por Samuel Morse em
1843. Era preciso reunir, de forma praticamente instantânea, as informações
obtidas pelas diversas estações meteorológicas. Desta forma , em 1850 em


Washington, foram mostradas ao público os primeiros mapas meteorológicos
(Cartas Sinópticas de previsão do tempo), com informações recebidas através
do telégrafo.

Outro grande passo foi dado em agosto de 1853, com a Primeira Conferência
Meteorológica Internacional, celebrada em Bruchelas. O grande foco desta
Conferência foi a necessidade de padronização da forma de coleta e
transmissão de informações meteorológicas, e da necessidade de cooperação
internacional para disseminação destas informações, que começou a se
concretizar de fato após 1873, com a realização do Primeiro Congresso
Internacional em Viena. Este foi um acontecimento sem precedentes na história
da cooperação internacional em meteorologia, abrindo as portas para a
criação da OMM - WMO ( Organização Meteorológica Mundial - Word
Meteorological Organization) http://www.wmo.ch

No entanto, apesar de tudo isto, não se conseguia fazer previsões do tempo
confiáveis com mais de 1 dia de antecedência. Era possível avaliar através das
cartas sinópticas as condições do tempo, conhecia-se como as massas de ar
se comportavam em média, mas a previsão do estado futuro da atmosfera
dependia principalmente da experiência do meteorologista, pois os cálculos
numéricos necessários para a previsão são extremamente complexos. Tal
problema tem sido resolvido recentemente com o desenvolvimento dos
supercomputadores, que têm permitido a utilização de modelos numéricos de
previsão do tempo, cada vez mais precisos e que integram toda a gama de
dados meteorológicos existentes. Esta nova técnica constitui-se no que hoje se
chama de previsão objetiva do tempo, em contraposição as técnicas subjetivas,
que se vale da experiência do meteorologista.

No Brasil, o INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, através do
CPTEC - Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos em Cachoeira
Paulista -SP foi pioneiro no Brasil no uso de supercomputadores para a
previsão objetiva do tempo, quando em 1994 inaugurou o seu primeiro
supercomputador NEC - SX3. Desde então, o CPTEC tem produzido previsões
confiáveis com até 6 dias, através do Modelo Global e até 3 dias com o Modelo


Regional. Estas informações são disponibilizadas diariamente através da
Internet desde 1996 (http://www.cptec.inpe.br).

3. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE SUPERFÍCIE

Estas estações são locais destinados a realização das observações
meteorológicas, para a obtenção de dados, que caracterizam o estado
presente da atmosfera. Estas estações, conforme a finalidade a que se
destinam, podem ser agrupadas em diversas categorias. Dentre estas
categorias, estão as chamadas estações sinópticas, que realizam as
observações meteorológicas em horários padronizados internacionalmente. Os
horários principais correspondem à 00, 06, 12, 18 (GMT) - “Greenwich
Meridian Time”. Após a realização das observações, o observador
meteorológico, responsável pela estação , prepara os dados para serem
enviados, através do “Global Telecommunication System (GTS)” em forma de
boletins codificados conforme norma da OMM.

Basicamente, uma estação meteorológica dispõe de um conjunto de
instrumentos para a avaliação das condições do tempo presente. O principal é
o barômetro, destinado a medida da pressão atmosférica e a obtenção da
pressão reduzida ao nível médio do mar. Além deste instrumento, a estação
possui um ajardinado, lugar onde normalmente é instalado um anemômetro,
para a medida da direção e velocidade do vento; um pluviômetro ou
pluviógrafo, para a medida de precipitação e um abrigo ventilado, onde
encontram-se os instrumentos destinados a medida da temperatura do ar e da
umidade relativa.

Além das medidas destes instrumentos, o observador meteorológico, relata as
condições gerais do tempo, tais como, nebulosidade, visibilidade, etc.

4. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DE ALTITUDE

As estações meteorológicas de altitude destinam-se a determinação da
estrutura vertical da atmosfera. Nestas estações são normalmente empregadas
as radiossondas, que consistem basicamente de dispositivos eletrônicos


dotados de um transmissor de rádio e dos sensores de temperatura, umidade e
pressão. Estes dispositivos são lançados através de balões, que podem atingir
altitudes de até 40 quilômetros. Durante seu vôo, as informações obtidas pelo
equipamento são transmitidas continuamente para um receptor na estação em
terra. Como o balão viaja à deriva, a direção e velocidade dos ventos são
calculadas por intermédio do sinal de localização emitido pela própria
radiossonda. Tais informações são codificadas e transmitidas, via GTS, para os
centros de previsão do tempo, em horários padrões, conforme estabelecido
pela OMM. No entanto, devido ao alto custo das radiossondagens , estas são
realizadas apenas duas vezes ao dia nos horários de 00 e 12 GMT

5. SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Os satélites geoestacionários situam-se a uma distância aproximada de 36000
Km, necessária para que estes se movimentem junto com a Terra. Como estes
satélites visualizam sempre a mesma face do nosso planeta, uma imagem
completa de toda a Terra só é possível através da concatenação das imagens
procedentes de diferentes satélites estrategicamente posicionados como
ilustra a Figura 1.

Fig. 1 – Visão esquemática das orbitas dos satélites meteorológicos
operacionais.


O sistema global de satélites meteorológicos, coordenado pelo CGMS
(Coordination Group for Meteorological Satellites ), corresponde a uma
constelação mínima de 5 satélites de orbitas geoestacionárias e dois satélites
de orbitas quase polares (http://www.eumesat.de/en/area2/cgms/cover.htm).

O mesmo não ocorre com os satélites de orbita polar. Situados em orbitas
tipicamente bem mais próximas da Terra (850 Km de distância), os satélites
polares cruzam o globo terrestre de Polo a Pólo , realizando uma volta
completa em aproximadamente 100 minutos. Uma das características típicas
destas orbitas é de normalmente serem heliosíncronas, isto é, fixas em relação
ao plano do Sol. Desta forma, a medida que os satélites viajam entre os pólos a
Terra gira de Oeste para Leste, exibindo a cada nova passagem do satélite
uma região diferente do planeta. Uma imagem completa do planeta pode ser
então obtida, através da composição das imagens individuais das várias
passagens do mesmo satélite durante um período de 24 horas.

A partir dos primeiros satélites meteorológicos , lançados na década de 60,
imagens da cobertura de nuvens sobre a superfície da Terra tem sido utilizadas
pêlos meteorologistas como um importante recursos na previsão subjetiva do
tempo. Através da interpretação destas imagens os meteorologistas podem
identificar e acompanhar os diversos sistemas meteorológicos, tais como
sistemas frontais e tempestades tropicais.

Tais imagens são obtidas através de sensores de radiação em diversas faixas
do espectro, tais como a faixa da luz visível , faixa de infravermelho de 11µm e
na faixa de absorção do vapor d'água. Por exemplo, a imagem da Figura 2
(a) foi obtida a partir do satélite geoestacionário GOES - 8 no canal 4 ( Imagem
Infravermelha de 10,3 a 11,3µm). Nesta imagem verifica-se as nuanças de
radiação térmica emitidas pela atmosfera e pela superfície da Terra. As regiões
mais claras da imagem eqüivalem as regiões mais frias e normalmente estão
associadas ao topo das nuvens mais altas. As partes mais escuras são
associadas as nuvens médias e baixas, ou ao solo descoberto. A Figura 2 (b),
obtida pelo mesmo satélite da Figura 2 (a) praticamente ao mesmo tempo
corresponde ao canal -1 (Imagem Visível). A grosso modo podemos dizer que.


esta é uma fotografia preto e branco da Terra onde podemos observar
claramente as nuvens e as nuanças de luz produzidas pelo Sol.

Fig. 2 - Imagem GOES 8 de 28/06/99 12:00 UTC nos canais:
(a) Infravermelho ; (b) Visível

Neste caso, ambas as imagens evidenciam a passagem de uma frente fria
sobre o Uruguai. Ao norte da América do Sul, uma faixa de nuvens
aglomeradas marcam a presença da Zona de Convergência Intertropical
(ZCIT), que na época do ano em questão, o Inverno, situa-se em média, um
pouco mais ao norte do Equador. Em contraposição, a imagem da Figura 1(a)
independe da iluminação do Sol, visto que trata-se de radiação Infravermelha
emitida pela Terra; o que não ocorre na imagem da Figura 1(b). Nesta última,
percebe-se as sombras nas nuvens devido a inclinação do Sol, assim como as
regiões iluminadas e não iluminadas (dia / noite) no horário da imagem.

No entanto, as possibilidades dos satélites vão além da simples obtenção de
imagens da Terra. Através de programas de computadores específicos, as
medidas de radiação podem ser utilizadas na obtenção de uma série de outras
informações derivadas e em formato apropriado aos Modelos Numéricos de
Previsão do Tempo. Dentre os muitos tipos de dados obtidos, os mais comuns


e disponíveis através do GTS são as informações de TOVS, SATEM, e
SATOB.

O TOVS (TIROS3 Operational Vertical Sonder ) corresponde a medidas de
radiação em diversos regiões do espectro. Através destas medidas obtém-se
perfis reconstituídos de temperatura e umidade em diferentes camadas da
atmosfera, semelhante aos dados convencionais de radiossondagem. Na
realidade, os dados de TOVS não possuem a mesma precisão dos dados de
radiossondagens, porém os satélites obtêm estes dados continuamente sobre
toda a superfície da Terra enquanto as radiossondagens, realizadas nas
poucas estações meteorológicas de altitude, constituem dados isolados e por
isto insuficientes para a caracterização tridimensional do estado físico da
atmosfera.

Os dados de TOVS são obtidos através de satélites de orbita polar, atualmente
NOAA-14. O SATEM é semelhante ao TOVS, porém obtido por satélites
geoestacionários. Na Figura 3 são apresentadas as temperaturas obtidas
através de um dos sensores do TOVS do satélite NOAA 14, mais
especificamente o canal 6 do HIRS (High Resolution Infrared Radiation
Sounder) Tal canal caracteriza as temperaturas atmosféricas próximo ao nível
de 800 hPa (altitude aproximada de 2000 m acima do nível médio do mar). A
cada nova passagem do satélite uma nova faixa de valores de temperatura é
obtida, sendo observados valores desde 201 K ou –72 oC sobre as regiões
polares até valores de aproximadamente 269 K ou –4 oC sobre o continente
africano.

3
TIROS - Television Infra-red Observation Satelite


Fig.3 - Temperatura atmosférica global procedente do canal 6 do HIRS do
satélite NOAA 14
Fonte : EUMETSAT

O SATOB, obtido exclusivamente por satélites geoestacionários, corresponde a
dados de direção e velocidade dos ventos em vários níveis na atmosfera. A
técnica de extração dos ventos emprega imagens sucessivas de cobertura de
nuvens. Complexos programas de computador identificam o deslocamento e a
evolução das nuvens em imagens sucessivas, estimando assim os valores de
direção e velocidade dos ventos. Como exemplo, os vetores na Figura 4
representam a direção e velocidade dos ventos obtidos no CPTEC com dados
provenientes do satélite geoestacionário GOES – 8.


Fig. 4 - Campo de ventos obtidos a partir de imagens do GOES 8
Fonte: CPTEC

É importante salientar que estes são apenas alguns dos muitos tipos de dados
obtidos através dos satélites para a previsão do tempo. Informações relativas a
temperatura da superfície do mar, umidade do solo, entre outras derivados dos
dados de satélites, são igualmente importante para previsão do tempo e clima.

6. PLATAFORMA DE COLETA DE DADOS (PCD)

As PCDs são estações meteorológicas capazes de automaticamente obter
quase todos os tipos de dados obtidos por uma estação meteorológica de
superfície convencional. Dotada de painel solar, dispensa o uso de energia
elétrica. Os dados são transmitidos pelos satélites de coleta de dados ( No
Brasil, pelo SCD2 do INPE ). Sua utilização estende-se nas áreas onde existem
poucas estações meteorológicas convencionais, ou em áreas de difícil acesso
como, por exemplo, a Amazônia.


7. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS E PREVISÃO DO TEMPO

As estações de Superfície, as imagens de satélites, as radiossondagens, junto
com dados obtidos por navios, aviões e bóias integram a massa de dados para
as previsões do tempo. Estes dados são analisados através de cartas
sinópticas. A partir da análise destas cartas são realizadas as previsões do
tempo. Com a utilização de supercomputadores, o CPTEC tem realizado às
análises e previsões através de modelos numéricos.

A Figura 5 ilustra um recorte da análise dos campos de pressão do Modelo
Global do CPTEC para as 0 horas GMT do dia 28 / 06 / 1999 , isto é , apenas
12 horas antes das imagens de satélite da Figura 2.

Fig. 5 - Análise do dia 28 / 06 /1999 00 GMT - Modelo Global CPTEC

Através desta análise verificam-se dois centros de alta pressão, um sobre o Sul
da Argentina com pressões em torno de 1026 hPa, outro sobre o Atlântico
(1023 hPa). Estes centros de pressão caracterizam grandes massa de ar. A
primeira, sobre a Argentina, certamente possui temperaturas baixas e avança
em direção à segunda, no Atlântico, onde as temperaturas são maiores. A
região de confronto entre as duas é denominada região de frente, que neste
caso, por caracterizar o avanço de massa de ar frio sob a massa de ar quente,


corresponde à uma frente fria que atua sobre o Uruguai. Na região da frente,
temos baixas pressões e grandes movimentos de ar úmido , que produzem
grande quantidade de nuvens e chuva.

Uma característica interessante dos centros de alta pressão é a circulação dos
ventos em torno destes centros. No Hemisfério Sul, a circulação dos ventos
ocorre no sentido anti-horário e no Hemisfério Norte, no sentido horário. Tal
movimento é chamado de circulação anti-cilclônica, que em partes é decorrente
do movimento de rotação da Terra. Nos centros de baixa pressão o movimento
é invertido, isto é, horário no Hemisfério Sul e anti-horário no Hemisfério Norte,
sendo também chamado de circulação ciclônica. É o exemplo do ciclone
situado no litoral sul da Argentina (Figura 5 ), que apresenta valores de pressão
inferiores à 986 hPa. Tal ciclone encontra-se ainda associado à frente fria
sobre o Uruguai. Podemos também perceber este ciclone através das imagens
de satélite da Figura 2, através da disposição das nuvens em espiral.

Na Figura 6 temos as previsões do modelo Global do CPTEC para as próximas
24 horas. Nesta figura, além dos campos de pressão estão sobrepostos os
campos de precipitação acumulada no período.

Fig. 6 - Previsão de 24 horas Válida para 29/ 06/ 1999 00 GMT


Comparando-se o campo de pressão desta figura com a análise da Figura 2 ,
verificamos que o modelo prevê o sistema frontal sobre o Rio Grande do Sul ,
onde também são previstas chuvas, que se estendem sobre o oceano
Atlântico. O centro de baixas pressões, associados à este sistema, desloca-se
para leste enquanto a alta pressão, da retaguarda deste sistema, avança sobre
o sul da Argentina. A Alta pressão do Atlântico estende-se por grande parte da
Região Sudeste e Nordeste do Brasil, onde o tempo provavelmente permanece
estável com poucas nuvens, exceto na região litorânea, compreendida entre o
Estados da Paraíba e Rio Grande do Norte.

Da mesma forma que foi gerada esta previsão, o Modelo Global do CPTEC
gera previsões até 120 horas ( 6 dias ). Deve-se no entanto observar, que
quanto mais longas forem as previsões do tempo, menos confiáveis elas serão.

Além do Modelo Global, o CPTEC ainda disponibiliza os resultados do Modelo
Regional ETA, que utiliza uma grade de resolução de cálculo de 40 x 40 Km de
área para até 3 dias de previsão, portanto bem mais preciso que o modelo
Global, que utiliza uma grade de 200 x 200 Km.

Deste modo, exemplificamos como as informações meteorológicas são
trabalhadas, até a saída das previsões numéricas do tempo. O Ultimo passo
deste processo é a interpretação destas saídas pelos meteorologistas, que
confeccionam os boletins escritos de previsão do tempo, para serem
posteriormente divulgados. Estes boletins são atualizados diariamente na
Internet.

8. CONCLUSÃO

Para a previsão do tempo é necessário o envolvimento de grandes recursos e
da cooperação entre os países. Os resultados são úteis para diversas áreas de
atividade humana e também para a população em geral. No entanto, para que
tais resultados possam ser melhor aproveitados, sejam estes por especialistas
ou pelo público em geral, não basta ter acesso às informações. É necessário
noções gerais de meteorologia, e ainda conhecimentos das mais diversas
áreas, tais como a física, matemática e geografia entre outras, destacando a


importância do trabalho do professor, na divulgação desses conhecimentos.


Ahrens, C. D. Meteorology Today: An introduction to Weather, Climate and
the Environment. 5. Ed. West Publishing Company, 1994

CENTRO DE PREVISÃO DO TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS: CPTEC.
Meio Ambiente e Ciências Atmosféricas: A utilização de Multimídia e da
Rede Internet no ensino Público de Nível Médio. Disponível na Internet:
http://www3.cptec.inpe.br/~ensinop/index.html [19 Jun. 2001]

Fleming J. Historical Essays on Meteorology 1919-1995, American
Meteorological Society, Boston 1996.

Novo, E. M. Sensoriamento remoto: Princípios e Aplicações, Edigard Blücher
São Paulo, 2a ed , 1998

THE EUROPEAN ORGANISATION FOR METEOROLOGICAL SATELLITES:
EUMETSAT. CGMS Directory of Meteorological Satellite Applications.
Disponível na Internet http://www.eumetsat.de/en/area2/cgms/cover.htm
[19 Jun. 2001]

Vianello, R.L. Meteorologia Básica e Aplicações. Viçosa, UFV Imprensa
Universitária, 1991

WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION: WMO. One Hundred Years
of International Co-operation in Meteorology (1873-1973). WMO No.
345, Geneva, 1973


CAPÍTULO 6

SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO À
OCEANOGRAFIA

Milton Kampel*



*milton@ltid.inpe.br

ÍNDICE

DSR/INPE 6-2 M.Kampel

LISTA DE FIGURAS .................................................................................... 6.5

1 APRESENTAÇÃO .................................................................................. 6.7

2 INTRODUÇÃO ........................................................................................ 6.9

2.1 O QUE É OCEANOGRAFIA ............................................................. 6.9

2.2 SENSORIAMENTO REMOTO E OCEANOGRAFIA .........................
6.9

2.3 POTENCIALIDADES DA TECNOLOGIA ESPACIAL NA
OBSERVAÇÃO DOS OCEANOS .................................................. 6.11

3 APLICAÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO EM
OCEANOGRAFIA ............................................................................. 6.15

3.1 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR ............................... 6.15
3.1.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS ....................................................
6.16
3.1.2 RESSURGÊNCIAS ................................................................ 6.18
3.1.3 VÓRTICES E FRENTES ....................................................... 6.19

3.2 COR D’ÁGUA ............................................................................. 6.20
3.2.1 CONCENTRAÇÕES SUPERFICIAIS DE CLOROFILA ........
6.22
3.2.2 PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA .............................................. 6.24
3.2.3 GERENCIAMENTO COSTEIRO ........................................... 6.25
3.3 BÓIAS RASTREADAS POR SATÉLITES ................................. 6.27

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................. 6.28

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 6.30


LISTA DE FIGURAS


Figura 1- Anomalia de temperatura da superfície do mar, entre 18 e 24 de
junho de 2002, nos Oceanos Atlântico (parte superior) e Pacífico (parte
inferior). A escala de temperaturas encontram-se a direita, em cima ..............17

Figura 2 – Carta-imagem da temperatura da superfície do mar, produzida a
partir de imagens do satélite NOAA-12, às 05:23h, mostrando o litoral do Rio de
Janeiro próximo a Cabo Frio. A escala de temperaturas encontra-se a direita.
Os valores em tons azuis correspondem às baixas temperaturas (< 19ºC)
típicas da ressurgência. O continente e as nuvens estão mascarados em
branco. A isóbata de 200 m de profundidade foi sobreposta á imagem........... 18

Figura 3 – Imagem termal processada do AVHRR/NOAA-14, de 08/08/2000,
do litoral norte do RJ. Os tons azuis representam temperaturas mais frias
enquanto que os tons amarelos e vermelhos têm valores de TSM mais altos
(ver tabela de cores na figura). As setas mais largas indicam o sentido horário
de rotação dos vórtices ciclônicos. As setas menores indicam a posição da
frente termal. .................................................................................................... 20

Figura 4 – Imagem da concentração de clorofila-a superficial obtidas a partir do
sensor SeaWiFS em 09/08/2000 sobre a costa sudeste brasileira. Os tons
azuis correspondem a baixas concentrações de pigmentos. Os tons amarelo a
vermelhos indicam concentrações mais altas de clorofila (notar a tabela
logarítmica de cores na parte inferior da figura). As setas pequenas indicam a
presença de uma frente oceânica. A seta mais larga indica o sentido de rotação
do vórtice ciclônico ao largo de S. Tomé. As isóbatas de 500, 1000, 2000 e
3000 m de profundidade foram sobrepostas à imagem. .................................. 23

Figura 5 – Produtividade primária fitoplanctônica integrada média para o mês
de agosto de 1998 estimada a partir de imagens SeaWiFS. A tabela de cores
correspondentes aos valores de produtividade em g.C.m-2 encontra-se na
parte inferior da figura. ..................................................................................... 25

Figura 6 – Mosaico de imagens Landsat 7, sensor ETM+, composição colorida
3B4G5R, do Baixo do Parnaíba (PI, MA e CE). ............................................... 26

Figura 7 – (a) Esquema de um derivador de baixo custo, padrão WOCE,
rastreado por satélite. A parte submersa encontra-se em tons de azul. (b)
Fotografia de um derivador padrão WOCE construído pelo INPE. .................. 27


1 APRESENTAÇÃO

A Terra é um planeta aquático com dois terços de sua superfície coberta por
água. Mais da metade da radiação solar que chega à superfície terrestre é


primeiro absorvida pelos oceanos, onde é armazenada e redistribuída pelas
correntes marinhas antes de ser liberada para a atmosfera.

Enquanto que a atmosfera e os continentes suportam grandes variações de
temperatura nas altas e médias latitudes, a temperatura do oceano permanece
mais constante. O alto calor específico da água do mar impede que a amplitude
da temperatura varie rapidamente ao longo do dia.

Os processos atuantes nos oceanos são também importantes em relação à
absorção de gases. Eles podem atrasar ou reduzir o impacto do aquecimento
global provocado pelo aumento nas taxas de dióxido de carbono provenientes
da queima de combustíveis fósseis.

Além do aspecto climático e meteorológico, os oceanos são importantes por
outros motivos: o comércio internacional se utiliza muito dos meios marinhos, e
programas de defesa nacionais são cada vez mais dependentes de operações
navais. Da mesma forma, os recursos pesqueiros abastecem uma fração
significativa da proteína consumida mundialmente. Além disso, a física,
química, biologia e geologia dos oceanos são fundamentais para o
desenvolvimento e gerenciamento desses recursos vivos. Os oceanos também,
assimilam grande, se não a maior parte da poluição antropogênica, desde
derramamentos de óleo, esgotos domésticos e industriais, até lixo atômico.

No fundo oceânico existem grandes depósitos de minerais valiosos – óleo e
fontes potenciais de minerais estratégicos. Os depósitos oceânicos fornecem
um quadro da evolução climática global ao longo de milhões de anos. A
topografia do solo oceânico e suas propriedades magnéticas fornecem,
similarmente, uma visão da evolução das crostas oceânica e continental.

Por mais de um século, os oceanógrafos vem elaborando uma descrição
científica dos oceanos a partir de medições realizadas no mar. Entretanto, essa
descrição é limitada pela cobertura esparsa de dados na maioria dos oceanos
do planeta. Os dados obtidos tendem a vir de navios (de pesquisa ou de


oportunidade) que muitas vezes são obrigados a alterar suas rotas normais em
função de condições meteorológicas adversas ou pela presença de gelo no
mar. Grandes áreas oceânicas, particularmente no Hemisfério Sul, são pouco
visitadas por quaisquer navios. Além disso, os oceanos apresentam uma
grande variabilidade espaço-temporal, necessitando de medições freqüentes
em locais bem distribuídos ao redor de todo o globo terrestre.

O sensoriamento remoto a partir de instrumentos orbitais ou aerotransportados,
fornece uma visão sinóptica dos oceanos, que associada a recursos
computacionais cada vez mais sofisticados, apresenta novas perspectivas para
a descrição e o entendimento dos oceanos. A quantidade de parâmetros
oceanográficos que podem ser medidos e monitorados por sensoriamento
remoto é bem ampla. As aplicações dos dados orbitais são tão diversas que
podemos considerar este meio de aquisição de informações para a
oceanografia como um todo – biológica, química, geológica e física – tão eficaz
como as informações obtidas por meios convencionais.

Este capítulo “Sensoriamento Remoto Aplicado à Oceanografia” pretende
apresentar, de forma resumida, alguns aspectos relacionados à Oceanografia e
ao Sensoriamento Remoto dos oceanos, além de alguns exemplos de
aplicações da tecnologia espacial no estudo oceanográfico. Espero que seja
útil.
Milton Kampel
Julho de 2002
São José dos Campos - SP
2. INTRODUÇÃO

2.1 O QUE É OCEANOGRAFIA

Segundo o dicionário, a Oceanografia é o “estudo das características físicas e
biológicas dos oceanos e dos mares”. Já segundo a UNESCO, a Oceanografia
é uma “ciência universal, que tem por objetivo o estudo do meio marinho, sua
flora, sua fauna e seus limites físicos com a terra firme e a atmosfera. Como


qualquer outra ciência, ela se baseia no método experimental (...). Devido às
grandes dimensões dos fenômenos oceânicos e do fato de que eles raramente
são gerados num mesmo lugar, a oceanografia depende da cooperação
internacional”.

Na verdade, a Oceanografia é uma disciplina multi e interdisciplinar,
envolvendo diversas áreas como a Meteorologia, Paleontologia, Cartografia,
Engenharia, Sensoriamento Remoto, Administração/Marketing, entre outras. A
Oceanografia pode ser considerada como o estudo científico dos oceanos com
ênfase no seu caráter como Ambiente. É convenientemente dividida em:
Oceanografia Biológica, Oceanografia Física, Oceanografia Química e
Oceanografia Geológica.

O principal objetivo do estudo oceanográfico é obter uma descrição sistemática
dos oceanos, suficientemente quantitativa para permitir a previsão de seu
comportamento com algum grau de certeza.

2.2 SENSORIAMENTO REMOTO E OCEANOGRAFIA

O Sensoriamento Remoto não está limitado a geração e interpretação de
dados na forma de imagens. Por exemplo, dados de pressão, temperatura e
umidade em diferentes níveis da atmosfera são rotineiramente coletados por
serviços meteorológicos, através do emprego de balões e foguetes
meteorológicos. Informações científicas sobre diferentes níveis atmosféricos
também são coletadas por métodos de rádio-sondagens operados tanto por
estações terrestres, como a bordo de satélites.

Ondas ultra-sônicas, apesar de serem fortemente atenuadas na atmosfera,
podem se propagar por grandes distâncias submarinas. Daí sua aplicabilidade
em medições das profundidades em rios ou oceanos (batimetria), inspeções
submarinas, caça de minas submersas, detecção de cardumes e
comunicações submarinas.


Como já mencionado anteriormente, a descrição científica dos oceanos a partir
de medições realizadas no mar é limitada pela cobertura esparsa de dados na
maioria dos oceanos do planeta. Por outro lado, a quantidade de parâmetros
oceanográficos que podem ser medidos com o emprego de tecnologia espacial
é bem ampla.

Se por um lado, alguns oceanógrafos mais conservadores afirmam que as
informações obtidas por satélites não podem ser tão precisas ou relevantes
como quando coletadas por embarcações de pesquisa, cabe lembrar que
técnicas de sensoriamento remoto tem sido empregadas, ao longo dos anos,
por vários oceanógrafos utilizando métodos acústicos nos oceanos. Ondas
sonoras tem sido utilizadas para estudos do fundo e subfundo marinho, para
observação do material em suspensão na água do mar, para estudos
biológicos, determinações de estruturas termohalinas, medições de velocidade
pelo efeito Doppler etc.

Desta forma, não haveria nenhuma objeção fundamental impedindo a extensão
das técnicas de sensoriamento remoto nos oceanos, com a utilização das
ondas eletromagnéticas através da atmosfera.

A representatividade dos dados de sensoriamento remoto para parâmetros
oceanográficos dependentes da profundidade ou que apresentem variações
temporais de alta freqüência é válida, na medida em que se analisam três
aspectos:

1) Inicialmente, para quaisquer variações que ocorram em profundidades nos
oceanos, são os parâmetros superficiais - temperatura, velocidades,
concentrações salinas, de gases dissolvidos etc. - que controlam as
interações energia/matéria entre o oceano e a atmosfera. Desta forma,
apesar da coleta de dados via SR ocorrer em apenas uma única
profundidade, praticamente, trata-se do nível mais importante, ou seja, a
superfície;


2) Outros aspectos positivos a serem considerados são: a visão sinóptica, a
alta resolução espacial (para determinados sensores) e a possibilidade de
se obter séries temporais de dados consistentes por longos períodos,
mesmo para locais oceânicos isolados;

3) Ainda, podemos considerar o fato de que os dados obtidos via SR
incorporam um valor médio, por unidade de área, automaticamente, sendo
particularmente relevantes para testar previsões de modelos numéricos.

2.3 POTENCIALIDADES DA TECNOLOGIA ESPACIAL NA OBSERVAÇÃO
DOS OCEANOS

É conveniente classificar os sensores e instrumentos de SR de acordo com o
comprimento de onda eletromagnética usada, ou seja, as regiões do visível
(ótico), infravermelho-próximo, infravermelho-termal, microondas e ondas de
rádio. Outra classificação importante, separa os sensores passivos do sensores
ativos. Em um sistema passivo, o instrumento de SR simplesmente detecta
qualquer radiação que esteja no comprimento de onda (ou bandas espectrais)
para a qual o instrumento foi projetado. Em um sistema ativo, o próprio
instrumento de SR gera radiação, transmite esta radiação em direção ao alvo,
e extrai informações a partir do sinal de retorno.

Robinson (1985) classifica os sensores de comprimento de onda visível como
passivos em relação à fonte de radiação inicial, a iluminação do sol. Esta é
refletida pelo mar e atinge o satélite, de forma que a informação que se busca
por meio do imageamento da cor da água está relacionada com os processos
de reflexão e retroespalhamento. Uma vez que o sensor evite a reflexão direta
da luz solar, a radiação ascendente conterá informações conseqüentes dos
processos de retroespalhamento do corpo d’água. Os sensores que atuam na
região espectral do visível respondem diretamente às condições da parte
superior da coluna d’água. Em águas claras, a luz refletida pelo fundo pode ser
vista do espaço, e sua intensidade depende do tipo de fundo e da


profundidade, tornando assim a batimetria e a identificação de diferentes tipos
de fundo duas aplicações viáveis para estes sensores.

Os sensores do infravermelho-próximo apresentam um caráter de
complementaridade em relação aos do visível, ainda que a absorção da água
aumente para comprimentos de onda maiores que 800 nm, de forma mais
rápida. Sensores operando na faixa entre 3 µm e 4 µm registrarão quantidades
apreciáveis de energia solar refletida durante o período diurno, mas no período
noturno, registrarão a radiação emitida pela superfície do mar.

Esta radiação emitida é predominante para comprimentos de onda entre 10 µm
e 12 µm, de forma que, sensores operando na faixa do infravermelho-termal
podem ser utilizados para estimar a temperatura da superfície do mar.

Ainda que os laseres tenham sido mais empregados para sondar a atmosfera,
cada vez mais eles são instalados em aeronaves e navios, voltados
diretamente para baixo, para investigar a hidrosfera. O SR dos oceanos, lagos
e rios é possível por meio das radiações visível, infravermelha e microondas.
Os laseres operando numa ampla faixa do espectro, tem dado uma nova
dimensão às pesquisas hidrográficas e oceanográficas, permitindo um alto grau
de resolução em profundidade e uma pesquisa subsuperficial que é inatingível
por outras técnicas de SR.

Os radiômetros passivos são equipamentos que medem o fluxo de energia
eletromagnética que chega aos seus sensores direcionalmente. Medem
comprimentos de onda até a região de microondas, e podem ser utilizados na
determinação da temperatura da superfície do mar. A radiação emitida pela
superfície marinha depende da emissividade desta (ou seja, o fluxo radiante
emitido por uma superfície, dividido por sua área denomina-se “exitância
radiante”; a emissividade é a razão entre a exitância radiante de um corpo e a
exitância radiante de um corpo negro a uma mesma temperatura). Se fossem
realizadas medições em vários bandas espectrais, no infravermelho e nas


microondas, seria possível, em princípio, obter informações da emissividade e
dos parâmetros dos quais ela depende, incluindo aí a salinidade, películas
superficiais de óleo, fluxos de calor superficial, etc.

Sensores de microondas ativos são desenvolvidos para aplicações específicas,
como o estudo de correntes, marés, estado-do-mar, velocidade e direção de
ventos superficiais, espectro direcional de ondas, ondas internas, entre outras.
A possibilidade de aplicações dos sensores ativos ainda pode ser bastante
desenvolvida.

Os sensores de microondas ativos utilizam o retroespalhamento das ondas
eletromagnéticas na superfície marinha para obter informações a nível orbital,
mesmo na presença de nuvens. Pelo registro do tempo de retorno de um pulso
emitido na direção nadir (isto é, na vertical do local), o radar altímetro consegue
medir a altitude da superfície marinha, em relação à sua própria posição. Uma
vez que sua posição possa ser definida precisamente, é possível determinar a
altitude da superfície marinha em relação ao geóide terrestre. Esta informação
é útil no estudo de marés e da circulação oceânica. Além disso, a deformação
do pulso refletido transporta informações sobre a altura de ondas significativas.

O radar de abertura sintética (Synthetic Aperture Radar - SAR) é capaz de
processar a medição do tempo e da fase do sinal retroespalhado, e de sua
amplitude. Este processamento permite a produção de uma imagem do
retroespalhamento da superfície, ou seja, da rugosidade desta superfície como
é vista pelo radar. É possível obter uma resolução espacial na ordem de
dezenas de metros. A rugosidade medida é causada por pequenas ondas, de
poucos centímetros de comprimento. Esta técnica orbital permite detectar
ondas de gravidade, ondas internas, feições topográficas de fundo, esteiras de
navios, derramamentos de óleo, etc.

Outra tecnologia espacial cada vez mais utilizada no monitoramento oceânico é
o emprego de plataformas remotas para a aquisição de dados com telemetria
via satélite. Bóias de deriva ou ancoradas medem in situ diferentes parâmetros


oceanográficos e meteorológicos em diferentes regiões do oceano mundial,
transmitindo os dados via satélites. Estes dados são utilizados em estudos da
circulação oceânica, transporte de calor, calibração de imagens orbitais
termais, entre outras aplicações.

Atualmente, os benefícios do SR na Oceanografia brasileira ainda são restritos.
O planejamento, gerenciamento e monitoramento de recursos naturais
necessitam de dados constantemente atualizados, que possam ser
interrelacionadas em diferentes conjuntos de informações para auxiliar a
tomada de decisão de forma ampla e objetiva.

Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são ferramentas
computacionais para Geoprocessamento que permitem realizar análises
complexas, integrando dados de diversas fontes e criando bancos de dados
georreferenciados. Os SIG’s são normalmente utilizados para a produção de
mapas, como suporte para a análise espacial de fenômenos, como um banco
de dados geográficos com funções de armazenamento e recuperação de
informações espaciais, e ainda na modelagem de processos e fenômenos
naturais permitindo o diagnóstico ambiental e seus prognósticos.

Num ambiente computacional, a noção de mapa deve ser estendida para incluir
diferentes tipos de dados como imagens de satélites, modelos numéricos e
dados coletados in situ. Um SIG é capaz de integrar numa única base de
dados, informações espaciais provenientes de imagens de satélites, mapas
cartográficos, arquivos batimétricos, dados oceanográficos e meteorológicos
históricos, dados coletados in situ, entre outros. O SIG oferece também,
mecanismos para combinar as várias informações através de algoritmos de
manipulação e análise, e para consultar, recuperar, visualizar e plotar o
conteúdo da base de dados georreferenciados.


3. APLICAÇÕES DO SENSORIAMENTO REMOTO EM OCEANOGRAFIA

3.1 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

As imagens infravermelhas dos oceanos obtidas, por satélites, têm sido
utilizadas no estudo de diversos fenômenos e processos oceanográficos como
as correntes marinhas, as frentes oceânicas, eventos de ressurgência,
processos de mistura nas águas costeiras, a partir da observação de variações
na temperatura da superfície do mar (TSM).

Inicialmente, só se obtinham dados de satélites no infravermelho na forma
fotográfica como subproduto de imagens meteorológicas. A medida em que
dados digitais em maior quantidade e melhor qualidade foram sendo
disponibilizados, foi sendo possível efetuar estimativas quantitativas da TSM.
Estas estimativas tornaram-se possíveis tanto com a utilização de medições
realizadas em apenas uma banda espectral, como combinando-se medições
de diferentes canais espectrais, obtendo-se desta forma, dados mais precisos
(cerca de 0,5ºC). Os dados digitais podem ainda, ser realçados
radiometricamente para a geração de imagens capazes de mostrar pequenas
variações de temperatura. Da mesma forma, uma precisa correção geométrica
destas imagens permite a realização de análises multitemporais ou então, de
dados provenientes de diferentes fontes (por exemplo, outros sensores,
coletados por embarcações, etc.).

A obtenção da TSM a partir de radiômetros de infravermelho tem sido
empregada em diversas aplicações oceanográficas tais como em estudos de
mudanças climáticas globais, identificação de ressurgências, vórtices,
meandramentos e frentes, fornecimento de suporte à pesca de peixes
pelágicos, monitoramento dos campos de TSM e/ou correntes oceânicas
superficiais, entre outros. Na literatura nacional e internacional, podem ser
encontrados diversos trabalhos que demonstram a utilidade das imagens
termais em estudos oceanográficos.


3.1.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS

A Figura 1 mostrada a seguir ilustra os campos médios de anomalia de
temperatura da superfície do mar entre 18 e 24 de junho de 2002, para os
Oceanos Atlântico e Pacífico, respectivamente. Estes mapas foram produzidos
pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do INPE a
partir de dados de satélites disponibilizados pelo Centro de Previsão do Tempo
dos Estados Unidos – NCEP/NOAA.

As anomalias de temperatura da superfície do mar são calculadas pelos
desvios dos valores de TSM em relação a médias climatológicas obtidas por
séries longas de dados de satélites.

Nesta figura, podemos observar que os valores de TSM estão indicando uma
evolução gradual do fenômeno El Niño no Oceano Pacífico. No Oceano
Atlântico Sul, as águas superficiais entre a América do Sul e a costa oeste e sul
da África permanecem quentes em relação a semanas anteriores. Já no
Atlântico Norte, notam-se desvios negativos da TSM próximos à costa noroeste
da África, sugerindo a presença de uma banda de nebulosidade normalmente
associada à Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Neste caso, a posição
atual da ZCIT estaria ligeiramente ao sul da sua posição média climatológica.


Figura 1 – Anomalia de temperatura da superfície do mar, entre 18 e 24 de
junho de 2002, nos Oceanos Atlântico (parte superior) e Pacífico (parte
inferior). A escala de temperaturas encontra-se a direita, em cima.

Eventos como o El Niño, que causam enormes prejuízos materiais e até perdas
de vidas humanas, e o potencial efeito do aquecimento global devido ao
aumento nos níveis de dióxido de carbono na atmosfera proveniente da queima
de combustíveis fósseis (efeito estufa), enfatizam a importância do
monitoramento oceânico realizado com auxílio de satélites para estudos e
previsões climáticas.


3.1.2 RESSURGÊNCIAS

A Figura 2 mostra a ocorrência de um evento de ressurgência costeira na
região de Cabo Frio, RJ. A imagem termal foi adquirida pelo sensor AVHRR
(Advanced Very High Resolution Radiometer), instalado a bordo do satélite
NOAA-12, na madrugada de 15 de dezembro de 2000. Os tons em vermelho
ao largo na imagem com valores altos de TSM (>23ºC) estão associados à
Corrente do Brasil. Esta corrente quente, salina e pobre em sais nutrientes,
banha grande parte da costa brasileira.

Figura 2 – Carta-imagem da temperatura da superfície do mar, produzidas a
partir de imagens do satélite NOAA-12, às 05:23h, mostrando o litoral do Rio de
Janeiro próximo a Cabo Frio. A escala de temperaturas encontra-se a direita.
Os valores em tons azuis correspondem às baixas temperaturas (< 19ºC)
típicas da ressurgência. O continente e as nuvens estão mascarados em
branco. A isóbata de 200 m de profundidade foi sobreposta á imagem.

Na região de Cabo Frio, quando sopram ventos intensos e constantes do
quadrante NE, ocorre o fenômeno da ressurgência. As águas de subsuperfície,
mas frias e ricas em nutrientes, são bombeadas para níveis mais rasos,
chegando a aflorar na superfície. A presença destas águas subsuperficiais
pode ser facilmente notada na imagem da Figura 2 em tons azuis, com TSM’s
abaixo de 19ºC.


3.1.3 VÓRTICES E FRENTES

A Figura 3 apresenta uma imagem termal, processada, do satélite NOAA-14
obtida em 8 de agosto de 2000 sobre o litoral norte do RJ. Os tons vermelhos
na imagem, com valores de TSM acima de 23ºC estão associados à Corrente
do Brasil, fluindo de nordeste para sudoeste.

As águas sobre a plataforma continental, com TSM’s mais baixas (< 22ºC),
ficam separadas das águas quentes da Corrente do Brasil por uma frente
termal, onde são observados intensos gradientes horizontais de temperatura.
Nestas regiões oceânicas ocorrem agregações passivas de organismos com
pouca ou nenhuma capacidade natatória que servem de alimento para outros
consumidores mais evoluídos. Daí seu interesse para a pesca oceânica de
peixes pelágicos e outros recursos marinhos. A posição aproximada da frente
está assinalada na Figura 3 por pequenas setas sucessivas.

Entre as latitudes 22º-23ºS e as longitudes 40º-41ºW, e em torno da posição
24ºS-42ºW, podemos notar a presença de dois vórtices ciclônicos, com rotação
no sentido horário (ver indicação das setas mais largas na Figura 3). Estas
estruturas de mesoescala provocam misturas verticais e horizontais de águas
com características físicas e químicas diferentes. Desta forma, processos
biológicos nestas regiões acabam sendo influenciados por estes forçantes
físicos alterando temporariamente a estrutura e o funcionamento do
ecossistema.


Figura 3 – Imagem termal processada do AVHRR/NOAA-14, de 08/08/2000, do
litoral norte do RJ. Os tons azuis representam temperaturas mais frias
enquanto que os tons amarelos e vermelhos têm valores de TSM mais altos
(ver tabela de cores na figura). As setas mais largas indicam o sentido horário
de rotação dos vórtices ciclônicos. As setas menores indicam a posição da
frente termal.

3.2 COR DA ÁGUA

A cor do oceano é resultante da energia solar retroespalhada pela superfície
marinha e pela coluna d’água. O azul escuro do oceano profundo é típico de
águas com baixas concentrações de organismos fitoplanctônicos (algas
unicelulares marinhas) ou outras substâncias opticamente ativas (materiais


orgânico e inorgânico). A medida que se aproxima da costa, a entrada de
nutrientes no ambiente aquático geralmente aumenta, com conseqüente
desenvolvimento de maiores concentrações de fitoplâncton e mudança de cor
do azul para o verde.

O fitoplâncton altera as propriedades ópticas da água do mar (Yentsch, 1959;
Clarke et al., 1970). Quanto mais próximo da costa, maior a contribuição de
sedimentos e material dissolvido provenientes do continente. A cor da água
muda para amarelo-marron chegando a vermelha em certas circunstâncias.

Estas cores percebidas pelo olho humano podem ser quantificadas por
medidas da distribuição espectral da radiância ascendente da água realizadas
por sensores instalados em satélites.

Avaliações quantitativas das propriedades bio-ópticas da água do mar
requerem métodos precisos de correção atmosférica, visto que, cerca de 90%
do sinal detectado pelos sensores orbitais provêm da atmosfera.

Assumindo que a contribuição atmosférica ao sinal do satélite pode ser
estimada, resta interpretar a radiância ascendente ressurgente da água em
termos das características ópticas das camadas superiores do oceano (ou em
termos das variações nas concentrações e tipos de material dissolvido e
particulado que contribuem para variações nestas propriedades ópticas). As
equações utilizadas nestes procedimentos são coletivamente referidas como
algoritmos bio-ópticos (Smith e Baker, 1978; Clark, 1981).

Da irradiância que chega aos oceanos, 90% retorna à atmosfera e é
proveniente da primeira profundidade óptica, ou seja, da profundidade até onde
a irradiância é reduzida a 37% (1/e) do seu valor na superfície (Gordon e
McCluney, 1975). Por isso, a determinação da concentração de pigmentos,
através do sensoriamento remoto orbital, é restrito a esta camada.


Apesar destas limitações, aliadas à cobertura por nuvens, tem se desenvolvido
diversas aplicações oceanográficas com a utilização de dados orbitais da cor
do oceano. Entre estas, podemos citar os estudos de processos dinâmicos de
correntes de maré, lançando mão da distribuição de sedimentos em suspensão
como traçador. Estas imagens podem ainda ser utilizadas para monitorar
plumas de sedimentos carreados por rios para a região costeira, servindo como
indicadores auxiliares no controle da poluição marinha. Da mesma forma,
plumas de efluentes domésticos e/ou industriais também podem ser
monitorados com esta tecnologia. A cor da água do mar é, algumas vezes,
alterada pela presença de determinados tipos de poluentes.

A obtenção rotineira de dados quantitativos das propriedades bio-ópticas dos
oceanos permite ainda o exame dos fatores oceânicos que afetam as
mudanças globais. Desta forma, torna-se possível avaliar o papel dos oceanos
no ciclo global do carbono, assim como em outros ciclos biogeoquímicos,
através de programas de pesquisa abrangentes.

3.2.1 CONCENTRAÇÕES SUPERFICIAIS DE CLOROFILA

Rotineiramente, os dados da cor do oceano obtidos por satélites são
empregados para estimar as concentrações de clorofila na superfície do mar. A
partir de imagens da concentração superficial de pigmentos, como a clorofila-a,
é possível observar sinopticamente feições biológicas de sistemas dinâmicos
como os grandes giros subtropicais, frentes oceânicas, ressurgências e
vórtices de mesoescala (Peláez e McGowan, 1986; Biggs e Müller-Karger,
1994; Santamaria-del-Angel et al., 1994; Monger et al., 1997; entre outros).
Laurs e Brucks (1985) demonstraram a utilização dos mapas de concentração
de pigmentos no estudo da distribuição de capturas de tunídeos.

Segundo Hooker e McClain (2000), os mapas de concentrações de clorofila-a
obtidos atualmente têm acurácia de ±30% no intervalo entre 0,05-50 mg.m-3.


A Figura 4 apresentada a seguir mostra os campos superficiais de
concentração de clorofila-a obtidos pelo processamento da imagem SeaWiFS
de 09/08/2000. Os tons azuis correspondem a baixas concentrações de
pigmentos, típicas das águas oligotróficas da Corrente do Brasil. Os tons de
amarelo a vermelho correspondem a águas mais ricas em clorofila,
normalmente localizadas mais próximo à costa. As setas pequenas na imagem
indicam a presença de uma frente oceânica formada entre as águas pobres e
oceânicas da Corrente do Brasil, e as águas mais ricas sobre a plataforma.

Figura 4 – Imagem da concentração de clorofila-a superficial obtida a partir do
sensor SeaWiFS em 09/08/2000 sobre a costa sudeste brasileira. Os tons
azuis correspondem a baixas concentrações de pigmentos. Os tons amarelo a
vermelhos indicam concentrações mais altas de clorofila (notar a tabela
logarítmica de cores na parte inferior da figura). As setas pequenas indicam a
presença de uma frente oceânica. A seta mais larga indica o sentido de rotação
do vórtice ciclônico ao largo de S. Tomé. As isóbatas de 500, 1000, 2000 e
3000 m de profundidade foram sobrepostas à imagem.


A seta mais larga quase em frente a Cabo de São Tomé, indica o sentido de
rotação de um vórtice ciclônico presente na imagem. Feições oceanográficas
de mesoescala também podem ser visualizadas em imagens da cor do oceano,
da mesma forma como em imagens termais.

3.2.2 PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA

A velocidade com que as concentrações de clorofila variam no tempo e/ou
quanta fotossíntese está ocorrendo durante o dia é chamada de produtividade
primária (primária porque é a fase inicial e crítica da teia alimentar). A análise
de séries temporais de imagens da cor do oceano permite que se conheça a
magnitude e a variabilidade das concentrações de clorofila e da produtividade
primária em escala global. Com isso, pode-se tentar quantificar as relações
entre a física dos oceanos e os padrões de produtividade em grande e
mesoescala (McClain et al.,1992).

A Figura 5 mostra um mapa médio da produtividade primária fitoplanctônica
integrada na coluna d’água (g.C.m-2) para o mês de agosto de 1998. A tabela
de cores aparece na parte inferior da figura. Os tons azuis, típicos de águas
oceânicas pobres, correspondem aos menores valores de produtividade. Os
tons de verde a vermelho, correspondentes a valores de produção primária
mais altos, são encontrados em regiões costeiras, de divergência equatorial e
em áreas de ressurgência. É interessante notar a mais alta produtividade do
Oceano Atlântico Norte em relação ao Atlântico Sul, nesta época do ano.

Este mapa foi obtido a partir de um algoritmo semi-analítico baseado nas
relação fundamental entre fotossíntese e luz. A produção primária é expressa
como função da biomassa fitoplanctônica e da irradiância disponível em
diferentes níveis de profundidades. A biomassa fitoplanctônica na camada
superficial é determinada pela concentração de clorofila-a obtida por imagens
da cor do oceano. A irradiância disponível na superfície do mar foi calculada
por modelos de transferência radiativa (Gregg e Carder, 1990), e a irradiância


disponível abaixo da superfície do mar foi estimada por modelos de atenuação
na coluna d’água (Sathyendranath e Platt, 1988).

Figura 5 – Produtividade primária fitoplanctônica integrada média para o mês
de agosto de 1998 estimada a partir de imagens SeaWiFS. A tabela de cores
correspondentes aos valores de produtividade em g.C.m-2 encontra-se na parte
inferior da figura.

3.2.3 GERENCIAMENTO COSTEIRO

A Zona Costeira abriga um mosaico de ecossistemas de alta relevância
ambiental, cuja diversidade é marcada pela transição de ambientes terrestres e
marinhos, com interações que lhe conferem um caráter de fragilidade. A maior
parte da população mundial vive em zonas costeiras, e há uma tendência
permanente ao aumento da concentração demográfica nessas regiões. Em
síntese, pode-se dizer que a sustentabilidade das atividades humanas nas
zonas costeiras depende de um meio marinho saudável e vice-versa.

Desta forma, a atividade de gerenciamento deste amplo universo de trabalho
implica, fundamentalmente, na construção de um modelo cooperativo entre os
diversos níveis e setores do governo, e deste com a sociedade.

O Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE) é um dos instrumentos do
Gerenciamento Costeiro que baliza o processo de ordenamento territorial


necessário para a obtenção das condições de sustentabilidade ambiental do
desenvolvimento da Zona Costeira.

A Figura 6 a seguir mostra a área do Baixo Rio Parnaíba, entrte os estados do
Pi, MA e CE, incluindo o seu delta. Incorporando a área marinha, até a isóbata
de 20 m, à porção terrestre, tem-se uma área total de 16.744,25 km2. Esta
região é alvo de diferentes interesses que visam a alterar suas condições de
uso e ocupação. O avanço da ocupação sobre a área e a intensificação de
alguns usos têm aumentado as ameaças quanto à degradação ambiental e à
dilapidação do patrimônio natural. Para garantir a sustentabilidade do seu
desenvolvimento, foi elaborado um ZEE como um passo importante para
orientar planos de gestão.

Figura 6 – Mosaico de imagens Landsat 7, sensor ETM+, composição colorida
3B4G5R, do Baixo do Parnaíba (PI, MA e CE).


3.3 BÓIAS RASTREADAS POR SATÉLITES

Como mencionado anteriormente, existem outros tipos de dados úteis aos
estudos oceanográficos, que não na forma de imagens, mas que podem ser
obtidos com auxílio da tecnologia espacial.

Bóias ancoradas e derivadores rastreados por satélites, têm sido desenvolvidos
e utilizados pelo INPE desde 1985, para estudos ambientais e oceanográficos
nas regiões da Antártica, Oceano Atlântico Sudoeste, e Atlântico Tropical. O
índice de aproveitamento utilizando a telemetria de dados por satélites, como
por exemplo, através do Sistema Argos, têm sido excelente, o que nos motiva a
continuar trabalhando desta forma.

Atualmente temos em atividade 10 derivadores de baixo custo, padrão WOCE
(Figura 7), na costa brasileira. Suas trajetórias, bem como os dados de
temperatura da água e pressão ao nível do mar coletados por eles, podem ser
acessados pela internet em: http://www.dsr.inpe.br/pnboia/pnboia.html

Figura 7 – (a) Esquema de um derivador de baixo custo, padrão WOCE,
rastreado por satélite. A parte submersa encontra-se em tons de azul. (b)
Fotografia de um derivador padrão WOCE construído pelo INPE.


Pelo menos outros 50 derivadores do mesmo tipo foram lançados na nossa
costa, nos últimos anos, estando atualmente inativos. O Programa Nacional de
Bóias, conduzido pelo INPE e pela Marinha do Brasil, pretende continuar
lançando outros derivadores nos próximos anos.

Os dados coletados por estes derivadores são utilizados em estudos da
circulação oceânica, transporte de calor, calibração de imagens orbitais
termais, previsões meteorológicas marinhas, entre outras aplicações.

O Projeto Pirata (http://www4.cptec.inpe.br/pirata/) é uma iniciativa
internacional, com participação do INPE que pretende estudar as interações
entre o oceano e a atmosfera na região do Atlântico Tropical que sejam
relevantes para os estudos sobre as mudanças climáticas. De um total de 12
bóias fundeadas em atividade atualmente, 6 estão sob responsabilidade do
Brasil. Os dados oceanográficos e meteorológicos adquiridos automaticamente
por estas bóias são transmitidos via Sistema ARGOS. Depois de processadas,
todas as informações são disponibilizadas pela internet.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Além dos exemplos de aplicações apresentados acima, cabe mencionar que
diversos outros parâmetros e variáveis de interesse oceanográfico também são
obtidos com o emprego de tecnologia espacial. Como exemplo, podemos citar:
a detecção de derrames de óleo no mar através de radares de abertura
sintética, intensidade e direção dos ventos superficiais, altura e direção de
ondas, entre outros, através de altímetros e escaterômetros.

Esperamos ter demonstrado, ainda que de forma sucinta, a capacidade dos
satélites de pesquisa em medir parâmetros e/ou variáveis oceânicas
importantes para o clima, monitoramento ambiental, pesca, transporte
marítimo, segurança nacional, etc. Mesmo com a tecnologia espacial


atualmente disponível, ainda existe uma insuficiência de informações em
muitas regiões do nosso planeta.

Diversos projetos de pesquisa que utilizam dados coletados por satélites têm
ampliado o nosso entendimento sobre o sistema oceano. Evidências deste
progresso são os novos programas que utilizam a tecnologia espacial para
aplicações em oceanografia.

Atualmente, quase todos os ramos da Oceanografia consideram o
Sensoriamento Remoto como uma ferramenta de grande utilidade na aquisição
de dados de interesse. O desafio àqueles que desenvolvem pesquisas em
Sensoriamento Remoto, mais especificamente na área de Oceanografia, é o de
explorar teorias e conceitos e desenvolver aplicações que não se
concretizariam somente com a utilização de métodos convencionais. Neste
contexto geral, são incluídos os estudos de processos oceanográficos que
requerem uma resolução espacial sinóptica e uma capacidade de amostragem
por longo período, características estas possíveis de serem obtidas com o
emprego de satélites.

As áreas mais promissoras são as que utilizam dados coletados
convencionalmente - por bóias e navios, e por observações orbitais de forma
complementar, afim de se revelar uma perspectiva mais ampla para o estudo e
entendimento de processos e fenômenos oceanográficos.

Se desejamos acompanhar esta evolução, não devemos esquecer os
princípios básicos envolvidos na aquisição de dados por Sensoriamento
Remoto, bem como não podemos deixar de conhecer os sistemas e os
sensores em disponibilidade e suas técnicas de utilização, para nos
beneficiarmos da melhor forma possível, de mais esta conquista do Homem na
procura da compreensão do meio em que vive.



Biggs, D.C.; Müller-Karger, F.E. Ship and satllite observations of chlorophyll
stocks in interacting cyclone-anticyclone eddy pairs in the western Gulf of
Mexico. Journal of Geophysical Research, 99:7371-7384. 1994

Clark, D.K. Phytoplankton pigment algorithm for the NIMBUS-7 CZCS. In:
Gower, J.R.F., Ed., Oceanography from Space, New York, Plenum Press,
227-237. 1981

Clarke, G.L.; Ewing, G.C.; Lorenzen, C.J. Spectra of backscattered light from
the sea obtained from aircraft as a measure of chlorophyll concentration.
Science, 167:1119-1121. 1970

Gordon, H.R.; McCluney, W.R. Estimation of the depth of sunlight penetration
in the sea for remote sensing. Appl. Optics, 140:413-416. 1975

Gregg, W.W.; Carder, K.L. A simple spectral solar irradiance model for
cloudless - maritime atmospheres. Limnol. Oceanogr., 35(8):1657-1675.
1990

Hooker, S.B.; McClain, C.R. The calibration and validation of SeaWiFS data.
Progress in Oceanography, 45:427-465. 2000

Laurs, R.M.; Brucks, J.T. Living marine resources applications. In: Advances in
Geophysics, V.27, Saltzman, B., Ed., Academic Press, New York, 419-
452pp. 1985

McClain, C.; Esaias, W.E.; Barnes, W.; Guenther, B.; Endres, D.; Hooker, S.B.;
Mitchell, B.G.; Barnes, R. SeaWiFS calibration and validation Plan: In:
Hooker, S.B.; Firestone, E.R., eds., SeaWiFS Technical Report Series, V.3
(NASA Technical Memorandum 104566). NASA, Washington, DC, 43p.
1992.


Monger, B.; McClain, C.; Murtuguude, R. Seasonal phytoplancton dynamics in
the eastern tropical Atlantic. J. Geph. Res., 102:12389-12411. 1997

Peláez, J.; McGowan, J.A. Phytoplancton pigment patterns in the California
Current as determined by satellite. Limnol. Oceanogr., 31(5):927-950. 1986

Robinson, I.S. Satellite oceanography: an introduction for oceanographers and
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Santamaria-del-Angel, E.; Alavarez-Borrego, S.; Müller-Karger, F.E. Gulf of
California biogeographics regions based on coastal zone color scanner
imagery. J. Geph. Res., 99:7411-7422. 1994

Sathyendranath, S.; Platt, T. The spectral irradiance field at the surface and in
the interior of the Ocean: a model for applications in Oceanography and
Remote Sensing. J. Geoph. Res., 93:9270-9280. 1988

Smith, R.C.; Baker, K.S. The bio-optica state of ocean waters and remote
sensing. Limnol. Ocenogr., 23(2):247-259. 1978

Yentsch, C.S. The influence of phytoplankton pigments on the color of
seawater. Deep-Sea Res., 7:1-17. 1959


CAPÍTULO 7

S E N S O R I A M E NT O R E M O T O

APLICADO AOS

ESTUDOS GEOLÓGICOS

Stélio Soares Tavares Júnior∗

∗
e.mail : stelio@ltid.inpe.br
DSR/INPE 7-1 S.S.Tavares Jr

ÍNDICE

1. FATORES CONSIDERADOS, QUANDO IMAGENS DE SENSORIAMENTO
REMOTO SÃO UTILIZADAS EM APLICAÇÕES GEOLÓGICAS .................... 7-4

2. INTEGRAÇÃO DE DADOS................................................................................ 7-7

3. FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA ........................................................... 7-7

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 7-8


SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO AOS ESTUDOS GEOLÓGICOS

1. FATORES CONSIDERADOS, QUANDO IMAGENS DE SENSORIAMENTO
REMOTO SÃO UTILIZADAS EM APLICAÇÕES GEOLÓGICAS:

Características do sistema sensor

Litologia (tipos de rochas)

Fisiografia da região

Influência das variações sazonais refletidas na cobertura vegetal

Influência das variações sazonais refletidas nos ângulos solares de elevação e
azimute

- Características do sistema sensor

a) Sistemas Ópticos

• Resolução Espacial – imagens com resoluções espaciais adequadas contribuem
de forma significativa para detecção de feições menores, que por muitas vezes
tornam-se importantes para a fotointerpretação geológica. Ex: cursos de água de
ordens inferiores e formas menores de relevo como aquelas produzidas pelos
processos erosivos atuais como voçorocas, ravinas e cicatrizes de deslizamentos.

• Resolução Espectral – a posição, largura e quantidade de bandas de um
determinado sensor constituem importantes fatores para detecção de características
particulares de uma dada região. Por exemplo, algumas razões de bandas como a
entre as bandas 5 e 7 do Landsat 5 - TM podem mostrar feições associadas a zonas
de alteração hidrotermal, as quais, por sua vez, podem estar relacionadas a
processos de enriquecimento mineral.


• Resolução Radiométrica – as variações nos níveis de cinza resultado da
sensibilidade com que o sistema registra as mudanças de comportamento dos alvos,
podem auxiliar na interpretação da variabilidade litológica.

b) Sistema Radar

A existência de sensores SAR com características distintas de comprimento de
onda, polarização, resolução espacial e geometria de iluminação favorece a seleção
de imagens mais adequadas às aplicações geológicas. Esta seleção também deve
levar em consideração aspectos morfológicos do terreno como: rugosidade (macro e
superficial), umidade e orientação estrutural. Estes aspectos influenciam diretamente
na aparência da imagem, por conseguinte interferem na qualidade e confiabilidade
da interpretação. Entre essas características dos sensores, ressalta-se a importância
do comprimento de onda e da geometria de iluminação, a qual é composta pelo
ângulo de incidência e azimute de visada, e cujo conhecimento é considerado um
fator indispensável na interpretação dos dados SAR, pois são importantes para o
realce topográfico. Ângulos de incidência menores são adequados para terrenos
planos, enquanto os elevados são para áreas de relevo movimentado. Em termos
geológicos as feições de maior destaque, geralmente o trend estrutural principal da
área, são mais realçadas quando o azimute de visada é ortogonal às suas direções.

Quanto ao comprimento de onda, terrenos planos com vegetação rala podem
configurar uma superfície lisa para determinadas faixas de freqüência como a da
banda L, ocasionando um fraco sinal de retorno da REM à antena, após contato com
o terreno. Desse modo na imagem resultante predominam tons de cinza mais
escuros. Por outro lado, em áreas de vegetação densa e relevo movimentado o
sinal de retorno é mais forte, produzindo uma imagem com melhor variação tonal.

- Influência da Litologia

O mapeamento geológico parte do princípio que diferentes tipos de rochas, ou seus
derivados do intemperismo, possuem comportamentos espectrais próprios. Os
principais minerais de rochas ígneas possuem curvas de reflectâncias lisas,
permitindo apenas a diferenciação entre félsicos e máficos. Entre as rochas a
reflectância decresce dos termos ácidos (pegmatitos e granitos) para os básicos e


ultrabásicos. Entre as rochas parcialmente alteradas nota-se comportamento
semelhante, apenas com um aumento relativo dos valores de reflectância. Em
rochas totalmente alteradas considera-se o comportamento dos solos derivados.

- Influência das condições fisiográficas da área

A escolha adequada da banda espectral é fundamental para a obtenção de bons
resultados no mapeamento dos tipos de cobertura, inclusive a vegetal. Em regiões
de floresta densa, a alta reflectância na banda 4 do TM (0.76-0.9 µm) e a erosão
diferencial contribuem para análise estrutural e a discriminação litológica, pois a
parte superior da floresta tende a acompanhar os traços do relevo regional, que por
sua vez refletem a organização estrutural.

Nas áreas de savana, outros intervalos espectrais, como o da banda 5 do TM (1.55-
1.75 µm), podem fornecer uma imagem com melhor variação tonal, a qual está
diretamente associada às respostas espectrais da litologia e ou do solo, devido ao
menor porte e maior espaçamento da distribuição da vegetação.

- Influência das variações sazonais na cobertura vegetal

Este fator influencia na intensidade com que a cobertura vegetal reflete os grandes
traços geológicos e contribui para associações geobotânicas. Dessa forma, a
vegetação pode servir como parâmetro auxiliar no mapeamento geológico.

Épocas de estações chuvosas, quando a vegetação encontra-se no seu vigor
máximo, favorecem tanto a fotointerpretação dos traços estruturais como a análise
da associações geobotânicas sobre imagens de sensoriamento remoto,
principalmente daquelas na faixa espectral do infravermelho próximo, onde a
folhagem apresenta alta reflectância.

Nas imagens de áreas com cobertura vegetal tipo savana, desenvolvida sobre solos
de baixa fertilidade, mesmo na estação chuvosa, ela aparece em tons de cinza mais
escuros nas bandas espectrais do infravermelho próximo, em relação as do
infravermelho médio. Essa diferença torna-se mais evidente nas imagens obtidas em
épocas de estiagem, quando a vegetação encontra-se sob estresse hídrico. Nesse
caso, as respostas espectrais podem estar diretamente associadas a variabilidade
litológica e ou pedológica.

- Influência das variações sazonais decorrentes dos ângulos solares de elevação e
azimute

Menores ângulos de elevação solar produzem maior realce do relevo e permitem
com maior facilidade a identificação de lineamentos estruturais, porém em regiões
equatoriais esse ângulo pouco varia com a sazonalidade. Desse modo outros
parâmetros, como o azimute de iluminação solar, devem ser considerados. Assim
justifica-se a necessidade de análises multitemporais, as quais visem a seleção de
cenas, cuja o azimute solar seja o mais ortogonal possível com as orientações
estruturais, a fim de melhor realça-las.

2. INTEGRAÇÃO DE DADOS

As técnicas de fundir dados provenientes de fontes diferentes (multifontes) vêm
sendo amplamente utilizadas com intuito de gerar um produto final de boa qualidade
visual, para as análises quantitativas e qualitativas e para os procedimentos de
interpretação visual em geral, além de colaborar na redução de custos despendidos
em trabalhos de campo. Desse modo a utilização dessas técnicas alcançou uma
vasta variedade de aplicações dentro do conjunto de disciplinas das Ciências da
Terra.

Em geral nas aplicações geológicas procura-se integrar dados de alta resolução
espacial que realcem aspectos morfológicos do terreno, como é o caso das imagens
SAR, com dados que denotem aspectos do comportamento espectral dos materiais
constituintes, ou seja, que estejam relacionados com a variação litológica, como é o
caso das imagens geofísicas de gamaespectrometria. Dentro das várias técnicas
utilizadas destaca-se o método baseado na transformação para o espaço IHS.

3. FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

O primeiro passo seguido na etapa de interpretação geológica consiste no
reconhecimento na imagem dos elementos naturais da paisagem (drenagem e
relevo). Esses desempenham papel fundamental no desenho da paisagem natural
da superfície terrestre, bem como suas disposições refletem a organização
estrutural, a qual de uma forma geral exerce controle nas acumulações minerais. A


variação tonal é um outro elemento de imagem que merece destaque, por ser
condicionada à reflectância dos alvos da superfície terrestre. Para os produtos
integrados multifontes considera-se a variação de matiz, a qual reflete as
características (variação litológica) dos dados utilizados na fusão com o SAR ou com
um produto derivado das imagens multiespectrais .

O passo seguinte consiste em um exame cuidadoso do padrão de organização
desses elementos, através da análise das propriedades de suas formas. A partir
desse exame individualiza-se na imagem vários setores com propriedades de textura
e estrutura similares, os quais constituem as zonas homólogas. Os limites entre
essas zonas podem ser bem definidos e corresponderem a contatos litológicos, isto
ocorre quando é marcado por uma quebra negativa de relevo, porém o mais comum
é a passagem gradual ou difusa das propriedades dos elementos texturais.

Caracterizadas as diversas formas de arranjo dos elementos texturais de drenagem
e relevo juntamente com o exame da variação tonal e ou de matiz, no caso de
produtos multifontes, é possível avaliar os significados geológicos, bem como definir
unidades fotolitológicas e associa-las às litologias descritas em trabalhos anteriores.


Almeida Filho, R. Elementos de análise e interpretação de imagens de
sensoriamento remoto. [online]. http://www.inpe.br/obt/dsr/geologia. Ago. 2001.

Santos, A. R.; Veneziani, P.; Paradella, W. R.; Morais, M. C. Radar aplicado ao
mapeamento geológico e prospecção mineral: aplicações. São José dos
Campos: INPE/ADIMB, 2000b. 103p.

Veneziani, P. & Anjos, C. E. Metodologia de interpretação de dados de
Sensoriamento Remoto e aplicações em Geologia. São José dos Campos:
INPE, 1982. 54p. (INPE-2227-MD/014).


CAPÍTULO 8

SENSORIAMENTO REMOTO NO
E S T U D O D A V E G E T A Ç Ã O:
DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA

F l á v i o J o r g e P o n z o n i1


1
flavio@ltid.inpe.br

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................... 8.5

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 8-7

2. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A VEGETAÇÃO ............................ 8-8

3. INTERAÇÃO DA REM COM OS DOSSÉIS VEGETAIS .............................. 8-12

4. PARTICULARIDADES SOBRE A APARÊNCIA DA VEGETAÇÃO EM

IMAGENS ORBITAIS .................................................................................. 8-15

5. DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA ................................................ 8-17

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 8-27

DSR/INPE 8-3 F.J.Ponzoni

LISTA DE FIGURAS

1 – SEÇÃO TRANSVERSAL DE UMA FOLHA MOSTRANDO OS POSSÍVEIS
CAMINHOS DA LUZ INCIDENTE ............................................................... 8-10

2 – CURVA DE REFLECTÂNCIA TÍPICA DE UMA FOLHA VERDE ............. 8-11

3 – DOMÍNIO DA MATA ATLÂNTICA ............................................................ 8-19

4 – “OVERLAY” SOBRE A IMAGEM E O MAPA PRELIMINAR RESULTANTE
DA INTERPRETAÇÃO............................................................................. 8.22

5 – CONTORNO DAS CARTA TOPOGRÁFICAS NA ESCALA 1:250.000
SOBRE O DOMÍNIO DA MATA ATLÂNTICA .......................................... 8-23

6 – COMPOSIÇÕES COLORIDAS UTILIZADAS NOS MAPEAMENTOS DE
1985-90 (A) E 1990-95 (B) ........................................................................ 8-25


1. INTRODUÇÃO

Como foi apresentado nos capítulos anteriores, as técnicas de Sensoriamento
Remoto se fundamentam em um processo de interação entre a Radiação
Eletromagnética e os diferentes objetos que se pretende estudar. A aplicação
dessas técnicas é viabilizada através do cumprimento de diversas etapas que
incluem a interação em si, caracterizada principalmente pelo fenômeno de
reflexão da radiação, a coleta de dados e seu registro através de um sensor e a
análise desses dados com o objetivo de extrair as informações pretendidas de um
dado objeto.

Assim como para o estudo da maioria dos recursos naturais, a aplicação das
técnicas de sensoriamento remoto para o estudo da vegetação têm quatro
diferentes níveis possíveis de coleta de dados: em laboratório, em campo, no
nível de aeronave e no nível orbital. Em laboratório, utilizam-se radiômetros aos
quais podem ser acoplados acessórios que permitem a coleta e o registro da
radiação refletida de folhas e demais órgãos das plantas, bem como de conjuntos
de plantas visando identificar possíveis alterações na forma como esses órgãos
interagem com a radiação eletromagnética. Em campo, novamente radiômetros
são utilizados, os quais são normalmente posicionados a alguns metros acima de
um plantio agrícola ou do topo de um dossel florestal com objetivo semelhante
àquele mencionado para a análise dos dados coletados em laboratório. No nível
de aeronave, diferentes sensores podem ser utilizados concomitantemente na
geração de curvas espectrais ou de imagens. Finalmente no nível orbital é que se
concentram as aplicações mais comumente divulgadas na comunidade em geral,
as quais incluem a geração e utilização de imagens pictóricas na elaboração de
mapas temáticos e/ou na avaliação espectral da cobertura vegetal de extensas
áreas da superfície terrestre.

Neste capítulo abordamos os princípios que fundamentam os estudos da
vegetação através da aplicação de técnicas de sensoriamento remoto.
Adicionalmente apresentamos um exemplo de mapeamento da vegetação no
domínio da Mata Atlântica, que vem sendo realizado com bastante sucesso.


2. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA E A VEGETAÇÃO

No nível de coleta de dados em laboratório comumente são consideradas as
folhas, partes de plantas ou até alguns arranjos de plantas, dos quais são
coletados dados radiométricos com o objetivo de caracterizar espectralmente
fenômenos e/ou aspectos relacionados ao processo de interação entre a radiação
eletromagnética (REM) e a vegetação. Em campo, os dados podem ser coletados
diretamente das folhas ou através de dispositivos como plataformas (móveis ou
fixas), teleféricos, etc; que permitem a colocação dos sensores imediatamente
acima dos dosséis vegetais segundo as mais diferentes disposições. Na coleta de
dados em aeronave, estão incluídas as máquinas fotográficas, os radiômetros e
os sensores eletro-ópticos, assim como no nível orbital.

A principal motivação dos estudos em vegetação envolvendo a aplicação das
técnicas de sensoriamento remoto, fundamenta-se na compreensão da
“aparência” que uma dada cobertura vegetal assume em um determinado produto
de sensoriamento remoto, a qual é fruto de um processo complexo que envolve
muitos parâmetros e fatores ambientais. Há de se considerar que um dossel é
constituído por muitos elementos da própria vegetação, como folhas, galhos,
frutos, flores, etc. Um fluxo de radiação incidente sobre qualquer um destes
elementos estará sujeito a dois processos: espalhamento e absorção. O processo
de espalhamento, por sua vez, pode ser dividido em dois sub-processos: reflexão
e transmissão através do elemento. O destino do fluxo radiante incidente sobre
um destes elementos é então dependente das características do fluxo
(comprimentos de onda, ângulo de incidência e polarização) e das características
físico-químicas destes mesmos elementos.

De todos os elementos constituintes da vegetação, a folha constitui o principal
deles quando se considera o processo de interação descrito. Para uma melhor
compreensão das características de reflectância da REM incidente sobre uma
folha é necessário o conhecimento de sua composição química, principalmente
tipo e quantidade de pigmentos fotossintetizantes, e de sua morfologia interna
(distribuição e quantidade de tecidos, espaços intercelulares, etc). Uma folha
típica é constituída de três tecidos básicos que são: epiderme, mesófilo


fotossintético e tecido vascular. A folha é então coberta por uma camada de
células protetoras epidérmicas, na qual muitas vezes desenvolve-se uma fina e
relativamente impermeável superfície externa. Abaixo da epiderme encontra-se o
mesófilo fotossintético, o qual por sua vez é freqüentemente subdividido numa
camada ou em camadas de células paliçádicas alongadas, arranjadas
perpendicularmente à superfície da folha, que formam o parênquima. As células
do parênquima são ocupadas por seiva e protoplasma.

Esparsos através do mesófilo estão os espaços intercelulares cheios de ar, os
quais se abrem para fora através dos estômatos. Esta rede de passagens de ar
constitui a via de acesso pela qual o CO2 alcança as células fotossintéticas e o O2
liberado na fotossíntese retorna à atmosfera externa. Uma terceira característica
estrutural da folha é o tecido vascular. A rede de tecidos do sistema vascular não
serve somente para suprir a folha com água e nutrientes do solo, mas também
constitui a passagem pela qual fluem os produtos da fotossíntese que são
produzidos na folha, para as demais partes da planta. As estruturas das células
que compõem os três tecidos das folhas são muito variáveis, dependendo da
espécie e das condições ambientais.

O comportamento espectral de uma folha é função de sua composição,
morfologia e estrutura interna. Desde que as características da folha são
geneticamente controladas, existirão portanto diferenças no comportamento
espectral entre grupos geneticamente distintos.

Levando em consideração o conceito da reflectância interna numa folha e os
conhecimentos do espectro de absorção da clorofila, Willstatter e Stoll (1918),
desenvolveram uma teoria sobre a trajetória da REM dentro de uma folha, a qual
é válida até hoje. Os autores basearam sua teoria na estrutura interna das folhas
e na reflectância potencial das superfícies. Segundo eles, a trajetória da REM se
daria ao longo de vários meios, sendo estes compostos pela água, ar,
membranas celulares, etc. Um mesmo feixe de radiação poderia passar, por
exemplo, através de uma camada de água, que possui um índice de refração de
1,33, e em seguida atravessar um espaço preenchido com ar, que possui um
índice de refração igual a 1. Além desta variação nos índices de refração dos


diversos meios a serem atravessados, foi considerado que as células dos tecidos
foliares, principalmente do mesófilo esponjoso, possuem uma estrutura irregular,
sendo orientada espacialmente sob diversos ângulos. Willstatter e Stoll (1918)
imaginaram as possíveis trajetórias da REM dentro de uma folha, como mostra a
Figura 1.

Uma pequena quantidade de luz é refletida das células da camada superficial. A
maior parte é transmitida para o mesófilo esponjoso, onde os raios incidem
freqüentemente nas paredes celulares, sendo refletidos se os ângulos de
incidência forem suficientemente grandes. Esta reflexão múltipla é
essencialmente um processo aleatório no qual os raios mudam de direção dentro
da folha. Dado o grande número de paredes celulares dentro da folha, alguns
raios são refletidos de volta, enquanto outros são transmitidos através da folha. A
espessura da folha é fator importante no caminho da REM, já que geralmente a
transmitância é maior do que a reflectância para folhas finas, mas o inverso
acontece com folhas grossas.

Fig. 1-Seção transversal de uma folha mostrando os possíveis caminhos da
luz incidente.
Fonte: Gates et al . (1965)


A curva de reflectância característica de uma folha verde sadia é mostrada na
Figura 2. Os comprimentos de onda relativos ao ultravioleta não foram
considerados, porque uma grande quantidade dessa energia é absorvida pela
atmosfera e a vegetação não faz uso dela.

Fig. 2-Curva de reflectância típica de uma folha verde.
Fonte: Novo (1989)

A região compreendida entre 400 nm a 2600 nm pode ser dividida em três áreas:
5. região do visível (400 nm a 700 nm);
b) região do infravermelho próximo (700 nm a 1300 nm);
c) região do infravermelho médio (1300 nm a 2600 nm).

Os principais aspectos relacionados ao comportamento espectral da folha, em
cada uma destas regiões são:

5. região do visível: Nesta região os pigmentos existentes nas folhas
dominam a reflectância espectral. Estes pigmentos, geralmente
encontrados nos cloroplastos são: clorofila (65%), carotenos (6%), e
xantofilas (29%). Os valores percentuais destes pigmentos existentes
nas folhas podem variar grandemente de espécie para espécie. A
energia radiante interage com a estrutura foliar por absorção e por
espalhamento. A energia é absorvida seletivamente pela clorofila e é
convertida em calor ou fluorescência, e também convertida
fotoquimicamente em energia estocada na forma de componentes
orgânicos através da fotossíntese;


b) região do infravermelho próximo: Nesta região existe uma absorção
pequena da REM e considerável espalhamento interno na folha. A absorção da
água é geralmente baixa nessa região. A reflectância espectral é quase constante
nessa região. Gates et al. (1965) determinam que a reflectância espectral de
folhas nessa região do espectro eletromagnético é o resultado da interação da
energia incidente com a estrutura do mesófilo. Fatores externos à folha, como
disponibilidade de água por exemplo, podem causar alterações na relação água-
ar no mesófilo, podendo alterar a reflectância de uma folha nesta região. De
maneira geral, quanto mais lacunosa for a estrutura interna foliar, maior será o
espalhamento interno da radiação incidente, e consequentemente, maior será
também a reflectância;

c) região do infravermelho médio: A absorção devido à água líquida
predomina na reflectância espectral das folhas na região do infravermelho
próximo. Considerando a água líquida, esta apresenta na região em torno de
2000 nm, uma reflectância geralmente pequena, sendo menor do que 10% para
um ângulo de incidência de 65o e menor do que 5% para um ângulo de incidência
de 20º A água absorve consideravelmente a REM incidente na região espectral
compreendida entre 1300 nm a 2000 nm. Em termos mais pontuais, a absorção
da água se dá em 1100 nm; 1450 nm; 1950 nm; 2700 nm e 6300 nm.

3. INTERAÇÃO DA REM COM OS DOSSÉIS VEGETAIS

Todas as discussões apresentadas até o momento referiram-se ao estudo das
propriedades espectrais de folhas isoladas, mas a aplicação das técnicas de
sensoriamento remoto no estudo da vegetação, inclui a necessidade de
compreender o processo de interação entre a REM e os diversos tipos
fisionômicos de dosséis (florestas, culturas agrícolas, formações de porte
herbáceo, etc).

Uma vez que a folha é o principal elemento da vegetação sob o ponto de vista do
processo de interação com a REM, espera-se que muito do que foi exposto
referente às características de reflectância das folhas, também seja válido para os
dosséis. De fato, quando comparadas as curvas de reflectância de uma folha


verde sadia com as medições espectrais de dosséis, estas apresentam formas
muito semelhantes. Essa semelhança permite que os padrões de reflectância
apresentados pelos dosséis vegetais em imagens multiespectrais possam ser
previstos. Assim, por exemplo, espera-se que em imagens referentes à região do
visível os dosséis apresentem tonalidade escura devido à baixa reflectância da
REM, em função da ação dos pigmentos fotossintetizantes; em imagens da região
do infravermelho próximo, estes mesmos dosséis deverão apresentar-se com
tonalidade clara e em imagens do infravermelho médio espera-se tons de cinza
intermediários entre o escuro das imagens do visível e o claro daquelas do
infravermelho próximo.

A distribuição espacial dos elementos da vegetação, bem como a suas
densidades e orientações, definem a arquitetura da vegetação. A distribuição
espacial depende de como foram arranjadas as sementes no plantio (no caso de
vegetação cultivada), do tipo de vegetação existente e do estágio de
desenvolvimento das plantas. Em vários modelos de reflectância da vegetação
um dossel é considerado como sendo composto por vários sub-dosséis,
arranjados regularmente no solo (plantios em fileiras, por exemplo) ou arranjados
aleatoriamente, segundo uma distribuição específica. Para um dossel ou sub-
dossel homogêneo, assume-se que a densidade dos elementos da vegetação é
uniforme, o que é caracterizado pelo Índice de Área Foliar (IAF), que representa a
razão entre a área do elemento e a área no terreno. O IAF é um dos principais
parâmetros da vegetação e é requerido em modelos de crescimento vegetal e de
evapotranspiração; é ainda relacionado à biomassa.

Outro parâmetro que define a arquitetura do dossel é a Distribuição Angular Foliar
(DAF). É caracterizada por uma função de densidade de distribuição f(θl, ϕ l), onde
θl e ϕl são a inclinação e o azimute da folha, respectivamente. Por conseguinte f(θl,

ϕ l) dθl dϕl é a fração de área foliar sujeita aos ângulos de inclinação θl e θl +dθl, e os

ângulos azimutais ϕl e ϕl +dϕl. A DAF varia consideravelmente entre os tipos de
vegetação. Os dosséis são normalmente descritos por um dos seguintes seis
tipos de distribuições: planófila, erectófila, plagiófila, extremófila, uniforme e
esférica.


Estes parâmetros arquitetônicos afetam qualitativamente a reflectância da
vegetação. Na região do visível, uma vez que muito da energia incidente sobre
uma folha é absorvida, com o aumento do número de folhas, isto é, com o
aumento do IAF, mais e mais energia será absorvida pela vegetação. Assim que o
IAF atingir um determinado valor (aproximadamente compreendido entre 2 e 3),
muito da radiação incidente é interceptada e absorvida pelas folhas e um
permanente aumento do IAF não influenciará a reflectância da vegetação. Por
conseguinte, a reflectância na região do visível decresce quase que
exponencialmente com o aumento do IAF até atingir um valor próximo de 0,
quando o IAF assume valores entre 2 e 3. Na região do infravermelho próximo,
uma vez que a absorção é mínima, o aumento do IAF implica no aumento do
espalhamento e no conseqüente aumento da reflectância da vegetação, até que o
IAF atinja valores compreendidos entre 6 e 8.

Um dos efeitos da DAF sobre a reflectância da vegetação refere-se à sua
influência na probabilidade de falhas através do dossel como uma função dos
ângulos zenital solar e de visada.

A orientação das fileiras de uma cultura agrícola, por exemplo, exerce menos
influência na região do infravermelho do que na região do visível devido ao menor
efeito das sombras, uma vez que as folhas são praticamente transparentes nesta
região espectral.

Um outro efeito da arquitetura do dossel sobre sua reflectância ocorre quando os
elementos da vegetação não se encontram uniformemente distribuídos. Supondo
que ao invés de estarem uniformemente distribuídas no dossel, as folhas
estivessem agrupadas, este agrupamento apresentaria dois efeitos principais: ele
aumentaria a probabilidade de ocorrência de lacunas através de toda a extensão
do dossel, que por sua vez, aumentaria a influência do espalhamento dos
elementos deste mesmo dossel, localizados nas camadas mais próximas ao solo.


4. PARTICULARIDADES SOBRE A APARÊNCIA DA VEGETAÇÃO EM
IMAGENS ORBITAIS

Um dossel vegetal apresenta valores de reflectância relativamente baixos na
região do visível, devido à ação dos pigmentos fotossintetizantes que absorvem a
REM para a realização da fotossíntese. Isto é evidenciado pela tonalidade escura
nas imagens obtidas nesta região. Nas imagens da região do infravermelho
próximo verifica-se que estes valores apresentam-se elevados devido ao
espalhamento interno sofrido pela REM em função da disposição da estrutura
morfológica da folha, aliado ainda ao espalhamento múltiplo entre as diferentes
camadas de folhas. Finalmente, no infravermelho médio tem-se uma nova queda
destes valores, devido a presença de água no interior da folha. De fato, estes
fatores influentes não atuam isoladamente. Em cada uma das regiões espectrais
todos os fatores exercem sua influência concomitantemente. Assim, por exemplo,
os níveis baixos de reflectância na região do visível, esperados para uma
cobertura vegetal, não se devem exclusivamente à absorção dos pigmentos
existentes nas folhas, mas também às sombras que se projetam entre as folhas,
as quais são dependentes da geometria de iluminação, da Distribuição Angular
das Folhas (DAF) e da rugosidade do dossel em sua camada superior (topo do
dossel). Sobre esses efeitos discorreremos oportunamente.

Vale salientar que o que é efetivamente medido pelo sensor colocado em órbita
terrestre é a radiância espectral. Como cada sensor de cada banda espetral, na
qual tal sensor é apto a coletar a REM refletida pelos objetos possui sua própria
sensibilidade, isso implica num “desbalanceamento” entre as radiâncias
espectrais medidas. Esse desbalanceamento pode ocasionar diferenças de brilho
de um mesmo objeto entre as bandas, ora subestimando-o, ora superestimando-º
Isso pode explicar, por exemplo, que apesar da queda da reflectância da
vegetação verificada na região espectral do infravermelho médio não ser muito
acentuada em relação à região do infravermelho próximo, no caso da cobertura
vegetal, a tonalidade escura numa imagem do infravermelho médio
freqüentemente é mais intensa do que aquela verificada em uma imagem do
visível. Alia-se a este fato a maior interferência da atmosfera nas regiões do


visível em relação ao infravermelho que tende a deixar ligeiramente “mais claros”
os dosséis vegetais nas imagens do visível.

Mesmo ciente destas influências, é comum o intérprete de imagens orbitais
interessado em extrair informações sobre a cobertura vegetal, procurar associar
os padrões apresentados por esta diretamente com suas características
estruturais (parâmetros biofísicos). De fato, como foi apresentado nos itens
anteriores, essa associação é possível, mas existem algumas particularidades
que devem ser consideradas. Por exemplo: é esperado que à medida que uma
determinada cobertura vegetal aumenta sua densidade, os valores de reflectância
espectral referentes à região do visível apresentem uma diminuição quase
exponencial, enquanto que para a região do infravermelho próximo estes
apresentam aumento também quase exponencial, até que sejam atingidos seus
respectivos pontos de saturação (IAF=2 ou 3 para a região do visível e IAF=6 ou
8, para a região do infravermelho próximo).

Dependendo da arquitetura (forma e distribuição espacial dos indivíduos
constituintes do dossel) assumida em cada uma das fases de desenvolvimento
dessa cobertura vegetal, esse efeito pode ou não ser constatado, podendo ser
“mascarado” pelo efeito de outros fatores/parâmetros, principalmente participação
do solo e sombreamento entre os próprios elementos da vegetação (folhas,
galhos e troncos, principalmente). Assim, em uma imagem do infravermelho
próximo, uma floresta perenifólia, bem densa, com um IAF muito elevado, poderá
assumir um brilho mais escuro do que um plantio jovem de Eucalyptus spp., que
possuiria um IAF bem menos elevado. Em tal floresta, a existência de diferentes
estratos (camadas) horizontais, com os indivíduos dominantes projetando suas
copas acima de uma cota média do dossel, poderia acarretar o sombreamento
daqueles que se posicionariam imediatamente abaixo, o que implicaria na
diminuição da irradiância nos estratos inferiores e, conseqüentemente, na
diminuição da radiância medida pelo sensor orbital, o que por sua vez implicaria
no “escurecimento” do dossel da floresta em relação ao de Eucalyptus spp, que
não possuiria estratos e portanto o sombreamento entre seus elementos
constituintes seria bem menor. Evidentemente que esse efeito será tanto maior


quanto maior for o ângulo de incidência solar, uma vez que o sombreamento é
proporcional a esse ângulo.

Para o caso do solo, sua participação também é dependente do ângulo de
iluminação e desta vez de maneira inversa, ou seja, quanto maior for o ângulo de
incidência, é esperada uma menor participação do solo.

Cada dossel, em particular, possui suas características próprias e desenvolve-se
em diferentes tipos de solos sob diferentes condições ambientais. Não há como
prever todas as possibilidades, tentar elencá-las, relacionando-as a possíveis
padrões em imagens orbitais. Assim como acontece com qualquer outro objeto de
estudo à luz das técnicas de sensoriamento remoto, são inerentes as chamadas
ambigüidades nas quais efeitos de diferentes fatores/ parâmetros podem assumir
valores iguais de radiância, o que implicará em uma “mesma” aparência nas
imagens, mesmo em se tratando de diferentes coberturas vegetais. Cabe ao
intérprete estar preparado para conviver com estas limitações e extrair dos
produtos de sensoriamento remoto o máximo de informação confiável.

5. DIAGNOSTICANDO A MATA ATLÂNTICA

Vaga no inconsciente e até no consciente das pessoas, a noção de que os
recursos naturais vêm se tornando escassos e que a humanidade precisa
aprender rapidamente a utilizar com racionalidade esses recursos, sob pena de
comprometer a sobrevivência das gerações futuras. Contudo, nem sempre essa
noção é fruto da análise racional conduzida sobre dados concretos, gerados a
partir da aplicação de metodologias cientificamente fundamentadas.

A partir de meados da década de 80, iniciou-se no país uma intensa mobilização
da sociedade civil pela preservação da Mata Atlântica. O movimento
ambientalista, no entanto, contava com poucas informações consistentes sobre a
área original, a dimensão, a distribuição espacial, a estrutura e a situação dos
remanescentes florestais do bioma. Com o objetivo de suprir essas lacunas, sem
o que não seria possível traçar ações efetivas de conservação, a Fundação SOS
Mata Atlântica e o INPE, em parceria com o Instituto Brasileiro de Meio Ambiente
e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), concluíram o "Atlas dos


Remanescentes Florestais do Domínio da Mata Atlântica" em 1990. Primeiro
mapeamento da Mata Atlântica realizado no País a partir da análise de imagens
de satélite, incluiu, além das fisionomias florestais, os ecossistemas associados,
na escala 1:1.000.000, determinando sua área original e estabelecendo uma
referência inicial para o desenvolvimento de novos estudos. A escala adotada
neste primeiro trabalho apresentou limitações para estudos mais detalhados, pois
algumas unidades de pequena extensão não puderam ser mapeadas e polígonos
de remanescentes descontínuos foram agrupados. Em função dessas limitações
e motivados em adquirir informações mais precisas, a Fundação SOS Mata
Atlântica e o INPE iniciaram um novo mapeamento em 1990 que originou o “Atlas
da Evolução dos Remanescentes Florestais e Ecossistemas Associados no
Domínio da Mata Atlântica - Período 1985-1990”, o trabalho foi concluído em 1993
e permitiu avaliar a dinâmica dos remanescentes florestais e de ecossistemas
associados da Mata Atlântica em 10 Estados, da Bahia ao Rio Grande do Sul.
Foram utilizadas técnicas de interpretação visual de imagens TM/Landsat, na
escala 1:250.000, levantamentos de campo e análise por especialistas para
aferição dos dados.

Diante dos resultados obtidos, a Fundação SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram
uma nova atualização de dados, analisando a dinâmica do bioma entre 1990-
1995. Esta etapa abrangeu todos os Estados da fase anterior, com exceção da
Bahia devido a não disponibilidade de imagens livres de nuvens, e vários
aprimoramentos foram incorporados, graças ao avanço tecnológico verificado, o
que permitiu uma melhor visualização das classes mapeadas e deu,
conseqüentemente, uma maior confiabilidade aos dados gerados. Outro
aperfeiçoamento importante foi a inclusão de uma avaliação estatística,
supervisionada pelo INPE, que apontou o índice de exatidão global do
mapeamento dos Estados do Espírito Santo e de Santa Catarina.

Além dos aprimoramentos anteriormente citados, o Instituto Socioambiental, com
o qual a Fundação SOS Mata Atlântica assinou convênio em 1995, digitalizou os
limites das fisionomias vegetais que compõem o Domínio da Mata Atlântica
(Figura 3), segundo a terminologia e os critérios estabelecidos pela Fundação
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e os limites de algumas


Unidades de Conservação federais e estaduais. Com base nestes dados, foi
possível avaliar a dinâmica da Mata Atlântica de forma mais precisa e localizada,
permitindo a definição de políticas de conservação mais objetivas e coerentes
com cada situação. Este aperfeiçoamento permitiu, ainda, que os dados sobre as
formações florestais da Mata Atlântica fossem separados dos dados de outros
biomas, principalmente savana e estepe, que na etapa anterior estavam incluídos
no cômputo geral.

Figura 3 – Domínio da Mata Atlântica

Em meados de 1999, a SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram a concepção de
um novo mapeamento, agora referente ao período 1995-2000, no qual foram
incluídas várias inovações metodológicas, fruto do aprimoramento de máquinas e
de aplicativos disponíveis.


Mas afinal, como esses mapeamentos são feitos? Em que critérios se
fundamentam e que tipo de produtos são utilizados? O que se pode afirmar sobre
a sua confiabilidade?

Antes de aprofundarmos mais sobre as questões metodológicas, é necessário
compreender primeiramente o papel de cada instituição envolvida. A Fundação
SOS Mata Atlântica age como uma espécie de cliente que tem necessidades e
para atendê-las, procura outra instituição que julga ter alguma competência
específica. Para o caso de sua relação com o INPE, a Fundação SOS Mata
Atlântica espera obter toda a orientação técnico-científica que garanta aos
resultados dos mapeamentos o máximo de confiabilidade possível. Nesse
sentido, o INPE assume a coordenação técnica dos trabalhos, estabelecendo
então todos os procedimentos metodológicos a serem conduzidos, porém não
pode, devido às suas diretrizes institucionais, elaborar os mapeamentos
propriamente ditos, cabendo estes a empresas do setor aeroespacial que foram
escolhidas mediante licitações. Mesmo assim, o INPE acompanha passo a passo
todos os processos envolvidos nos mapeamentos, interferindo quando
necessário.

Mesmo para aqueles pouco familiarizados com mapeamentos de grandes
extensões da superfície terrestre, deve ser suficientemente fácil compreender que
estes não são elaborados sem a utilização de alguma ferramenta que possibilite a
observação instantânea de uma dada porção dessa superfície, como acontece,
por exemplo com fotografias aéreas ou imagens de satélite. Nesses
mapeamentos específicos que estamos tratando, foram utilizadas imagens do
sensor Thematic Mapper do satélite Landsat 5, as quais podem ser
disponibilizadas em duas formas básicas: a analógica e a digital. Na analógica a
imagem é materializada em papel, assumindo a aparência de uma grande
fotografia, cujo tamanho é dependente da escala de trabalho. Por exemplo: se a
escala de trabalho fosse definida como 1:100.000, essas imagens ficariam
materializadas em papel fotográfico de aproximadamente 1,20 x 1,20m, enquanto
se a escala fosse de 1:250.000, essas dimensões passariam para
aproximadamente 90 x 90 cm. Na forma digital, a imagem é disponibilizada
eletronicamente através de diferentes meios, sendo o mais usual atualmente o


CDROM. Mas os primeiros mapeamentos não contavam com as imagens em
formato digital, nem com aplicativos que permitissem maior facilidade na
manipulação dos dados. Então, todo o trabalho era feito sobre as imagens em
formato analógico. Vamos aqui descrever os procedimentos adotados nos três
últimos mapeamentos realizados, uma vez que foram neles que se verificaram os
maiores aprimoramentos metodológicos.

O mapeamento que se seguiu àquele desenvolvido na escala 1:1.000.000, foi
realizado no início da década de 90 sobre imagens orbitais datadas do final de
década de 80 disponibilizadas na escala 1:250.000 (imagens analógicas). A
legenda desse mapeamento foi assim definida: Remanescentes Florestais,
Remanescentes de Restinga, Remanescentes de Mangue. Em Remanescentes
Florestais estariam incluídas todas as formações florestais, mesmo aquelas que
apresentariam baixos índices de degradação e outras em estágios sucessionais
avançados (capoeiras), excluindo somente os reflorestamentos (jovens e adultos).
Remanescentes de Restinga seriam todas as formações florestais acorrentes
próximas ao mar e preferencialmente abaixo da cota topográfica de 20m. Vale
salientar que nem todo o Estado da Federação trata o termo Restinga como
sendo uma formação florestal. Dessa forma, procurou-se adequar os
mapeamentos para cada Estado, procurando não ferir os critérios regionais
existentes. Remanescentes de Mangue foram consideradas aquelas formações
arbóreo-arbustivas localizadas em canais de drenagem sob influência marítima.

Uma vez definida essa legenda, a qual é perfeitamente compatível com a escala
1:250.000, restava ainda definir quais imagens utilizar, ou seja, quais, entre as
diversas imagens geradas pelo sensor Thematic Mapper serviriam para identificar
os itens da legenda estabelecida. Para tanto, foi considerado o processo de
interação entre a radiação eletromagnética e a vegetação descrito anteriormente
(Figura 1).

A alternância de tons claros e escuros da aparência da vegetação nas diferentes
imagens torna possível a elaboração das chamadas composições coloridas, que
nada mais são do que superposições de três diferentes imagens (provenientes de
regiões espectrais diferentes, mas da mesma porção da superfície terrestre)


sobre as quais são aplicados filtros coloridos com as cores primárias (vermelho,
verde e azul) para cada imagem. Como resultado, a paisagem analisada assume
cores dando uma aparência como de uma fotografia colorida.

No mapeamento em questão, foram utilizadas imagens da região do vermelho
(visível), do infravermelho próximo e do infravermelho médio, sendo que cada
uma delas recebeu os filtros azul, verde e vermelho, respectivamente. Essa
distribuição de imagens e filtros permitiu que a vegetação assumisse tonalidades
esverdeadas nas composições coloridas, o que facilitou e muito o trabalho dos
intérpretes, que naquela época não estavam familiarizados em observar a
vegetação em outra cor senão aquela que quotidianamente estavam
acostumados a observar (verde).

Mas quantas composições foram elaboradas? Foram elaboradas pelo INPE 104
composições coloridas de forma a abranger todo o Domínio da Mata Atlântica, as
quais eram distribuídas para empresas do setor privado que se incumbiam de
elaborar o mapeamento. Já nessas empresas então, sobre cada uma dessas 104
composições coloridas era colocado o que chamamos de “overlay” que é um
papel polyester, relativamente transparente sobre o qual o intérprete procede a
interpretação propriamente dita (Figura 4).

Figura 4 – “Overlay” sobre a imagem e o mapa preliminar resultante da
interpretação. FONTE:
http://sputnik.dpi.inpe.br:1910/col/dpi.inpe.br/banon/2000/09.12.17.24/doc/amz1998_1999/pagina6.
htm


Nesse “overlay” eram demarcados também os limites das cartas topográficas na
escala 1:250.000, que em última análise são consideradas as unidades de
mapeamento (Figura 5) que totalizavam 114 cartas topográficas e também eram
demarcados os pontos de controle, que eram cruzamentos de estradas ou rios
que podiam ser facilmente visualizados nas cartas topográficas e nas imagens e
serviriam para posicionar geograficamente o mapa gerado mediante a utilização
de algoritmos específicos implementados em computadores. Nessa escala de
mapeamento, 25 ha foi definido como área mínima de mapeamento.

Figura 5 – Contorno das carta topográficas na escala 1:250.000 sobre o Domínio
da Mata Atlântica.

Era constituída então uma equipe de três a quatro intérpretes, liderados por outro
com maior experiência que se incumbia de efetuar a homogeneização das
interpretações, ou seja, cuidava para que houvesse um mínimo de diferenças
entre as interpretações, uma vez que a interpretação propriamente dita é uma


atividade puramente intuitiva e de caracter subjetivo. Como conseqüência, cada
intérprete tem seus próprios critérios no momento da definição da natureza de
uma dado polígono mapeado, bem como de seus limites. No caso de dúvidas, um
técnico do INPE era chamado para que este tomasse uma decisão específica,
assumindo então todas as conseqüências dessa decisão. Uma vez concluída
essa etapa de interpretação, os “overlays” eram novamente analisados
procurando identificar inconsistências de interpretação e em seguida estes eram
digitalizados e introduzidos em um Sistema de Informação Geográfica (SIG). Era
impressa uma prova de cada uma das 114 cartas topográficas, agora contendo
somente o conteúdo temático (mapa contendo os polígonos fruto da
interpretação) para uma nova averiguação de inconsistências. Essas provas eram
enviadas a consultores em cada Estado para que estes procedessem a uma
análise crítica do mapeamento realizado. Esses consultores eram basicamente
profissionais do mundo acadêmico ou não, com comprovada experiência no
estudo da Mata Atlântica e de seus ecossistemas associados.

Depois da intervenção dos consultores, cada carta era novamente analisada,
procurando corrigir possíveis erros de interpretação e procedia-se a elaboração
dos mapas finais. A partir dessa etapa, as áreas de cada tema da legenda eram
determinadas através de funções específicas do SIG utilizado. Todo esse
processo descrito para o primeiro mapeamento na escala 1:250.000 consumiu em
média 2 anos para ser concluído.

A atualização do atlas gerado nesse mapeamento foi elaborada em meados da
década de 90, segundo uma metodologia muito semelhante àquela descrita,
diferenciando-se somente na utilização de composições coloridas ligeiramente
diferentes. A diferença verificou-se na substituição dos filtros coloridos vermelho e
verde que passaram a ser atribuídos às imagens do infravermelho próximo e
médio, respectivamente e na aplicação de contrastes lineares às imagens, o que
implicou em uma melhor discriminação visual de feições da superfície terrestre
nas composições geradas. Nesse mapeamento, a escala de 1:250.000 foi
mantida, bem como todos os procedimentos e critérios utilizados na interpretação.
A Figura 6 mostra um exemplo de uma mesma cena, referente às cercanias da


Baia da Guanabara, observada em composições coloridas como aquelas
utilizadas em ambos os mapeamentos.

a b

Figura 6 – Composições coloridas utilizadas nos mapeamentos de 1985-90 (a) e
1990-95 (b).

Outra implementação importante foi a estimativa de Exatidão de Mapeamento
Global, que é fundamentada no confronto entre os mapas gerados e informações
provenientes do campo. Para tanto, são sorteados aleatoriamente um certo
número de pontos a serem visitados em campo. Esses pontos recaem sobre o
mapa sobre polígonos cujas naturezas e posicionamento espacial foram
estabelecidos pelos intérpretes. Uma equipe responsável pelo trabalho de campo
visita cada um dos pontos selecionados e averigua se de fato a decisão do
intérprete sobre a natureza do polígono interpretado foi correta. Os resultados são
organizados de tal forma a permitir o cálculo de um valor percentual que expressa
a confiabilidade dos mapas gerados. Por exemplo: se encontramos um valor de
Exatidão de Mapeamento de 80%, isso significa que temos 80% de chance de
que um polígono identificado como Remanescente Florestal no mapa, seja
realmente esse tema em campo. Essa iniciativa foi muito bem recebida pela
comunidade científica que anteriormente a ela, não dispunha de qualquer
informação sobre a qualidade dos mapas gerados. Essa atualização consumiu
também aproximadamente 2 anos para ser concluída.


No início do ano 2000, a Fundação SOS Mata Atlântica e o INPE iniciaram a
atualização desse segundo atlas, agora para o período 95-2000. Nesse
mapeamento foram verificados vários aprimoramentos metodológicos que
incluíram o georreferenciamento prévio das imagens que então foram
disponibilizadas em formato digital. Esse georreferenciamento possibilitou a
eliminação de uma das etapas mais demoradas que era a digitalização dos
“overlays”, os quais foram então eliminados do processo. A interpretação visual
das imagens passou a ser feita diretamente em tela de computador, com a
imagem já georreferenciada, o que possibilitou ainda a ampliação da escala de
mapeamento para 1:50.000 e conseqüentemente a redução da área mínima de
mapeamento para 10 ha. Mais uma vez foi adotada a composição de uma equipe
de 3 a 4 intérpretes, liderados por outro de maior experiência, seguindo todas as
etapas de verificação e auditoria por parte de consultores identificados em cada
Estado.

Esse aprimoramento implicou na impossibilidade de comparar diretamente os
dados gerados no mapeamento anterior (na escala 1:250.000 e sobre imagens
analógicas) com aqueles gerados na escala 1:50.000. Assim, todo o mapeamento
do período 90-95 foi refeito, agora na escala 1:50.000, segundo a nova
metodologia estabelecida de forma a permitir a quantificação de possíveis
alterações verificadas no polígonos mapeados. A atualização desse “novo” atlas
está em andamento e em aproximadamente 1 ano, já foi possível concluir a
análise dos dados do Rio de Janeiro (divulgado em 03.04.01), Paraná (divulgado
em 27.04.01), Rio Grande do Sul, Santa Catarina e São Paulo (com divulgações
agendadas para os próximos meses).

Além desse aprimoramento, os dados passaram a ser disponibilizados por
município e para algumas unidades de conservação, de forma a permitir a cada
cidadão o conhecimento da situação da cobertura vegetal do seu município de
interesse. O acesso a esses dados e de todos os relatórios gerados, os quais
contém uma descrição detalhada das metodologias empregadas nesses
mapeamentos, está sendo viabilizado através da Internet no endereço
http://www.sosmatatlantica.org.br/.


A participação do INPE nesse ambicioso projeto de diagnóstico periódico da Mata
Atlântica e de seus ecossistemas associados caracterizou-se pela busca de
soluções técnico-científicas que garantissem confiabilidade aos dados gerados. A
idéia para ao mapeamentos futuros é dar um passo ainda maior que transcende o
aprimoramento restrito às metodologias de mapeamento e de manipulação dos
dados, como também valorizar a banco de dados já disponível sobre a Mata
Atlântica visando o Zoneamento Econômico Ecológico em nível municipal. Para
tanto, vários especialistas do INPE e de diferentes universidades, estarão se
mobilizando para avaliar os critérios que nortearão tal zoneamento. Trata-se de
mais um desafio a ser vencido por todos os envolvidos, entendendo que não
basta somente diagnosticar o efeito nocivo do homem, mas as informações até o
momento adquiridas devem contribuir efetivamente para a conservação daquilo
que restou desse importante bioma.


Gates, D.M.; Keegan, H.J.; Schleter, J.C.; Weidner, V.R. Spectral properties of
plants. Applied Optics, 4(1): 11-20, 1965.

Novo, E.M. de M. Sensoriamento remoto: principios e aplicações. São Paulo.
Edgard Blucher. 1989. 308p.

Willstatter, R.; Stooll, A. Untersuchungen uber die assimilation der kohlensaure.
Springer, Berlin, 1918.


C A P Í T U L O 10

ENSINANDO CARTOGRAFIA

P a u l o C é s a r G u r g e l d e A l b u q u e r q u e1


1
E-mail: gurgel@ltid.inpe.br

DSR/INPE 10 -
-1 P.C.G.Albuquerque

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................ 10-4

2. ATRIBUTOS DA CARTOGRAFIA .......................................................... 10-4

3. DOCUMENTOS CARTOGRÁFICOS ...................................................... 10-5

4. TIPOS DE MAPAS .................................................................................. 10-5

5. ESCALA .................................................................................................. 10-6

6. PROJEÇÃO .............................................................................................10-6

7. ENSINANDO CARTOGRAFIA NO ENSINO FUNDAMENTAL E
MÉDIO .................................................................................................... 10-8

8. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES ................................................. 10-14

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1. INTRODUÇÃO

A cartografia como atividade já aparece nas descobertas Pré-Históricas, antes
mesmo da invenção da escrita. Como vocábulo, Cartografia foi criado pelo
historiador português Visconde de Santarém em carta de 8 de dezembro de
1839, escrita em Paris e dirigida ao historiador brasileiro Adolfo de Varnhagem.
Antes da consagração deste termo o vocábulo usado era cosmografia.

As informações cartográficas constituem as bases sobre as quais se tomam
decisões e encontram soluções para os problemas sócio-econômicos e
técnicos existentes.

A Cartografia foi a principal ferramenta usada pela humanidade para ampliar os
espaços territoriais e organizar sua ocupação. Hoje ela está presente no
cotidiano da sociedade, levando soluções para problemas urbanos, de
segurança, saúde pública, turismo e auxiliando as navegações.

Conceitualmente pode-se dizer que a Cartografia é uma atividade meio. Seu
uso é abrangente, servindo de suporte à diversas ciências e tecnologias, a
cartografia constrói seu produto conforme as necessidades apresentadas e o
entrega na forma de mapas, único instrumento capaz de representar em
escala, com o grau de exatidão requerido, informações quantitativas e
temáticas necessárias ao planejamento.

O produto cartográfico está associado a uma necessidade de apresentação e
expressão de resultados. Este produto, elaborado com o objetivo de expressar
um conjunto de informações, deve ser ajustado às necessidades de
apresentação impostas por essas informações, por meio de procedimentos e
normas técnicas capazes de assegurar que o mapa elaborado satisfaça as
exigência de um projeto.

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2. ATRIBUTOS DA CARTOGRAFIA

A Cartografia deve assegurar que o mapa responda às seguintes questões:

Espaciais:
- Onde ocorre o fato
- Qual a forma
- Quais são as dimensões

Temporal:
- Quando ele ocorre

Temático:
- Qual o tipo de ocorrência

3. DOCUMENTOS CARTOGRÁFICOS

O produto cartográfico atende a uma necessidade quando o documento
cartográfico elaborado garantir características que vão ao encontro da
necessidade que o originou.
Escala Público alvo
Projeção Custo
Exatidão Tempo
Representação
Tipo de produto
Apresentação do produto (mídia)

Para que uma região possa ser mapeada questões devem ser respondidas. É
importante indagar sobre os objetivos do mapa, os modelos de projeção que
podem ser utilizados, processos e meios que a Cartografia utilizará para
produzir esses documentos. Para tal faz-se necessário que o interessado
conheça os elementos de um mapa e dos processos utilizados na elaboração
dos mapas de forma a poder encontrar a melhor solução para a necessidade
apresentada.

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4. TIPOS DE MAPAS

Os mapas, são divididos em 3 tipos de documentos: topográficos; temáticos e
especiais, como indicado a seguir:

Cartas Topográficas MR=Mapa Base ou mapa de referência.
Cartas ou mapas temáticos MT=MR+Tema
Cartas ou mapas especiais MT=MR+Tema

O mapa topográfico é considerado básico pois nele assentam-se informações
de temas específicos, tais como vegetação, geologia, sistemas ferroviários
etc....

5. ESCALA

Número adimensional utilizado para indicar de quanto está reduzida a
dimensão de uma região para que ela possa ser representada sobre uma folha
de papel.

Ex: 1/1000

Esta notação nos informa que o mapa apresenta uma região que teve
suas dimensões reduzidas 1000 vezes. Assim, podemos dizer que 1mm no
mapa corresponde a 1000 mm no terreno, que 1cm, 1000cm no terreno etc...

As escalas podem ser representadas numericamente, por exemplo
1:25.000, ou graficamente. Neste caso, a relação que indica a escala é
transformada em uma régua onde as distâncias são lidas diretamente, como
mostrado a seguir:

1000 750 500 250 0 m 1000 2000 3000

Representação gráfica de uma escala

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6. PROJEÇÃO

Refere-se a modelos geométricos ou analíticos adotados para representar em
um plano horizontal, a superfície, total ou parcial da Terra. As projeções
cartográficas possuem características que garantem a elaboração de mapas
para todos os tipos de uso e aplicação.

Quanto ao modelo de desenvolvimento, podem ser:

Cilíndricas
Normais
Transversas
Oblíquas

Cônicas e ou Policônicas
Normais
Transversas

Planas
Polares
Equatoriais
Oblíquas

Quanto aos atributos:

Eqüidistantes
distância sobre um meridiano medido no mapa = distância medida no terreno
distância sobre um paralelo medido no mapa = distância medido no terreno

Equivalentes
área no mapa=área do terreno

Conformes
forma no mapa = forma do terreno

Azimutais
direção azimutal no mapa = direção azimutal no terreno

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A escolha do modelo de desenvolvimento e dos atributos de uma projeção é
função, do uso que será dado ao mapa, da dimensão, da forma e posição
geográfica da área e do alvo a ser mapeado.

A projeção, face à forma da Terra, é também responsável pelas deformações
em escala que os mapas apresentam.

- Forma da Terra

Quando pretende-se representar um objeto segundo uma determinada
projeção, é importante que se conheça a forma e as dimensões do objeto. Na
cartografia a forma da Terra é um fator importante que deve ser considerado,
uma vez que os modelos de projeção a serem adotados deverão se ajustar
perfeitamente a essa superfície.

A Terra em uma primeira aproximação pode ser considerada uma esfera de
raio R, entretanto quando se deseja representá-la com mais detalhe e exatidão
faz-se necessário conhecer sua forma e dimensões, assunto que é estudado
pela Geodésia. A forma real da Terra, conhecida como geóide, é irregular. As
operações cartográficas exigem uma superfície regular, definida como
elipsóide. Este modelo é definido segundo o sistema geodésico de cada país.
No Brasil o sistema geodésico adotado está assim especificado:

Origem:
Datum horizontal SAD69 Datum vertical
Elipsóide de referência Imbituba, SC
Elipsóide de Referência
Internacional 1967
Semi-eixo maior: 6.378.160,00m
Achatamento: 1/298.25

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7. ENSINANDO CARTOGRAFIA NO ENSINO FUNDAMENTAL E
MÉDIO

Atualmente observa-se que muitos profissionais voltados ao ensino da
Cartografia, estão desenvolvendo modelos para que alunos do ensino
fundamental aprendam o que é uma escala, como é feita a representação do
relevo, o que é uma projeção cartográfica etc. Entretanto, sem se preocupar
com o exercício da própria cartografia no cotidiano da escola, quando do
ensino de outras disciplinas como geografia, história, sociologia, dentre outras
que podem utilizar essa ferramenta e seus produtos no seu aprendizado.

Então como ensinar Cartografia? Inicialmente o que deve ser feito é despertar
o interesse do aluno para as aplicações cartográficas, conduzindo-o a exercitá-
la sem que isto configure um tópico de uma disciplina ou ela própria. Afinal por
que aprender cartografia?

Este despertar para a cartografia pode se iniciar com o aluno ainda na pré
infância, através de informações elaboradas pela própria escola na forma de
mapas, a respeito de sua vizinhança, acesso, meios transporte, segurança
pública, etc...pelos pais e depois o próprio aluno passará a elaborar seus
“mapas”, independentemente de saber o que é escala, projeção ou qualquer
técnica cartográfica.

Trata-se do exercício natural dessa ferramenta, que ocorre com o crescimento
do conhecimento adquirido nas diversas disciplinas, das necessidades e do
interesse do próprio aluno.

Outras perguntas podem ser formuladas, por exemplo: Por que o interesse de
ensinar cartografia nas escolas? A partir da resposta dada, outras questões
podem ser também levantadas, cabe então ao educador, procurar a resposta
que vá ao encontro da formação do cidadão e não de outros interesses.

Entende-se que essas respostas devem convergir para o seguintes objetivos:

- auxiliar no aprendizado da geografia, história e de outras disciplinas;

- apoiar as atividades cotidianas do aluno e a formação de sua cidadania;

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10-10 P.C.G.Albuquerque

Respostas que contemplem outras tendências, tais como:

- disseminação das aplicações cartográficas e de seus produtos no país;

- utilização de novas tecnologias etc.;

Ensinar Cartografia, segundo proposto, está associado a 5 fases de trabalho
que, respeitadas as suas prioridades definem o conjunto de ações que devem
ser desenvolvidas pelo professor e aluno no âmbito da escola, bairro e
residência do educando. As fases são as seguintes:

-Fase-1: Expressar todas as informações pertinentes à localização da escola,
acessos, sítios de interesse tais como: papelarias; farmácias; pontos de ônibus;
etc...por meio de mapas ou croquís.

-Fase-2: Treinamento de professores em Cartografia.

-Fase-3: Utilização e aplicação freqüente de mapas nas aulas e na elaboração
dos exercícios propostos aos alunos pelo professor.

-Fase-4: Treinamento específico em Cartografia para os alunos do ensino
fundamental, a partir da 6a série. Este treinamento deverá sempre estar
associado às disciplinas que estão sendo ministradas nesse período.

Fase-5: Curso profissionalizante para formação de técnicos de nível médio em
cartografia.

Observa-se que não é exigido professores com conhecimentos especializados
em Cartografia até a fase-4. Os professores das disciplinas de geografia,
matemática, ciências e artes plásticas, treinados para conhecer as bases na
qual se assenta a Cartografia serão os orientadores e disseminadores do uso e
aplicação da cartografia para este momento.

A fase-5, dedicada à formação de profissionais para a Cartografia, será
trabalhada por especialistas conforme os curricula aprovados.

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Duração Processo inicial Processo instalada Indicadores
e fases 1 ano ---- Anual
01 Familiarização com
Aplicar em toda a escola
mapas
02 Professores Entendimento do que
selecionados pela Manutenção são mapas, leitura e
escola dando uso desses
preferência àqueles documentos em
que lecionam em diversas escalas
todas as séries
03 Compreensão dos
problemas sóciais,
econômicos e
Aplicar em todas as séries ambientais
apresentados na
história, geografia....
04 Compreensão dos
a
Para alunos a partir da 6 problemas
-----
série geométricos que
existem nos mapas
05 Só para formação profissional Profissionais
formados

Devido ao desconhecimento dos objetivos da Cartografia e a falta de cultura na
utilização de seus produtos pela sociedade, o trabalho que está sendo
apresentado visa despertar e incentivar o uso sistemático da Cartografia, junto
com outras disciplinas, como ferramenta para compreensão dos problemas
físicos, humanos e culturais e ao cotidiano do educando.

-Requisitos
A consecução dos objetivos desta proposta para o ensino da cartografia, pauta-
se nos recursos humanos e materiais básicos existentes na escola, destacados
a seguir.
Recursos básicos

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1-Humanos Características
Diretores Interesse
Coordenadores pedagógicos Comprometimento
Professores de geografia, história, Interesse
matemática, ciências, artes plásticas .... Comprometimento
Conhecimento básico sobre leitura e
manuseio de mapas (documentos
cartográficos)
Alunos Motivação com a escola
2-Materiais Especificações
2.1-Documentos Cartográficos
Mapas Mundi Geral, Físico e Político
Mapas das Americas
Mapas do Brasil Geral, Físico, Político, Populacional,
Mapa da Região Ecológico,
Mapa do Estado
Mapa do Município Geral, Físico Urbano
Cartas-imagens Conforme disponibilidade
Atlas Escolar
2.2-Equipamentos e consumo
Régua, esquadro, compasso e
transferidor
Lápis preto e branco e coloridos
Borrachas
Globo
Bússola
Observa-se que esses materiais integram o acervo de qualquer escola e dos
materiais que os alunos costumam trazer para as aulas.
Os materiais suplementares, indicados a seguir, são utilizados para auxiliar
neste trabalho e enriquecer o aprendizado do aluno. Entretanto, é importante
que os professores dominem esse conjunto de facilidades e possam
disponibilizá-los para todos os alunos.

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Recursos suplementares
Computador
Plotter ou impressora
Scanner
Aplicativos para cartografia e CoreoDRAW,
sensoriamento remoto
GPS De mão para operações estáticas
Cartas imagens ou imagens Colorida, abrangendo o município e a
Fotografias aéreas cidade, escala maior ou igual a
1/50.000.
Cópia papel
Cópia digital
Materiais disponíveis no mercado Cartas-imagens, jogos, quebra cabeças,
livros didáticos.

Outra característica desta proposta é permitir que o professor continue criando
atividades em sala de aula e no campo com seus alunos, valendo-se do acervo
básico e de sua própria imaginação. Visando auxiliar os professores que
poderão se envolver com este trabalho, apresentamos a seguir uma relação de
atividades que podem ajudar na compreensão e conhecimento dos objetivos e
técnicas cartográficas.

a-Passeio em trilhas
b-Caça ao tesouro;
c-Conhecer o bairro onde mora, para identificação dos locais mais poluídos,
sujos, perigosos etc.
d-Corridas de orientação;
e-Enduro ambiental;
f-Desenhar no mapa as trajetórias das naus de Cabral e Colombo;
g-Identificar no mapa do Brasil o local onde foram torpedeados os navios
brasileiros durante a 2a guerra mundial, etc...

DSR/INPE -

8. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES

A concepção desta proposta foi desenvolvida a partir dos princípios básicos
que norteiam as técnicas de ensino, de observações, reflexões, e de
experiências vividas anteriormente junto as escolas do ensino fundamental.

O ensino da Cartografia deve-se iniciar da mesma maneira que os mapas
apareceram, “partindo de necessidades,” independente do conhecimento
matemático do que seja escala, projeção etc...
Nas séries mais avançadas professores e alunos poderão lançar mão de
bibliografias específicas a respeito do tema, iniciando assim junto às disciplinas
de desenho e matemática conceitos de escala, projeção forma da Terra, etc...
Finalmente recomenda-se que a cartografia não seja nem disciplina nem tópico
de disciplina mas uma nova forma de linguagem para abordar e apresentar
temas ambientais, sociais, históricos e biológicos que são contemplados nas
disciplinas curriculares do ensino fundamental e médio.

DSR/INPE -

C A P Í T U L O 11

Geoprocessamento

J o s é C a r l o s M o r e i r a1

1
moreira@dpi.inpe.br

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO AO SPRING ............................................................................ 11-5

2. QUAIS PLATAFORMAS E PERIFÉRICOS SÃO SUPORTADOS? ........... 11-7

3. QUAIS OS MÓDULOS DISPONÍVEIS? ...................................................... 11-8

4. FUNÇÕES DO SPRING................................................................................... 11-9

DSR/INPE 11-3 J.C.Moreira

1. Introdução ao SPRING

O que é SPRING?

• Banco de dados geográfico de 2º geração, para ambientes UNIX e
Windows. Os sistemas desta geração são concebidos para uso em conjunto
com ambientes cliente-servidor, geralmente acoplados a gerenciadores de
bancos de dados relacionais, operando como um banco de dados
geográfico.

O que é Banco de Dados Geográfico?

• Banco de dados não-convencional onde cada dado tratado possui atributos
descritivos e uma representação geométrica no espaço geográfico. Os
dados disponíveis no banco podem ser manipulados por métodos de
processamento de imagens e de análise geográfica.

Quais são as características principais?

• Opera como um banco de dados geográfico sem fronteiras e suporta
grande volume de dados sem limitações de escala, projeção e fuso,
mantendo a identidade dos objetos geográficos ao longo de todo banco.

• Administra tanto dados vetoriais como dados matriciais ("raster") e realiza a
integração de dados de Sensoriamento Remoto num Sistema de
Informações Geográficas. Aprimora a integração de dados geográficos,
com a introdução explícita do conceito de objetos geográficos (entidades
individuais), de mapas cadastrais, mapas de redes e campos.

• Provê um ambiente de trabalho amigável e poderoso, através da
combinação de menus e janelas com uma linguagem espacial facilmente
programável pelo usuário (LEGAL - Linguagem Espaço-Geográfica
baseada em Álgebra), fornecendo ao usuário um ambiente interativo para
visualizar, manipular e editar imagens e dados geográficos.


• Consegue escalonabilidade completa, isto é, é capaz de operar com toda
sua funcionalidade em ambientes variando de microcomputadores a
estações de trabalho RISC de alto desempenho.

• Sistema inovador, projetado inicialmente para redes de estações de
trabalho baseadas na arquitetura RISC e ambiente operacional UNIX.
Desenvolvido usando técnicas avançadas de programação, utilizando
modelo de dados orientado-a-objetos, que melhor reflete a metodologia de
trabalho de estudos ambientais e cadastrais. A interface interativa utiliza o
"X Window System" e padrão de apresentação OSF/MOTIF em ambientes
UNIX e "Windows" em ambientes PC-Windows.

• Adaptado a complexidade dos problemas ambientais, que requerem uma
forte capacidade de integração de dados entre imagens de satélite, mapas
temáticos e cadastrais e modelos numéricos de terreno. Adicionalmente,
muitos dos sistemas disponíveis no mercado apresentam alta complexidade
de uso e demandam tempo de aprendizado muito longo, ao contrário do
SPRING.

• Preserva o investimento dos usuários dos sistemas SITIM e SGI, uma vez
que todos os dados gerados nestes sistemas podem ser totalmente
aproveitados (inclusive com topologia) no novo ambiente.

Quais são as vantagens do SPRING?

• Contém algoritmos inovadores, como os utilizados para indexação espacial,
segmentação de imagens, classificação por regiões e geração de grades
triangulares com restrições, garantem o desempenho adequado para as
mais variadas aplicações, complementando os métodos tradicionais de
processamento de imagens e análise geográfica.

• Base de dados é única, isto é, a estrutura de dados é a mesma quando o
usuário trabalha em um microcomputador na versão Windows e em uma
máquina RISC (Estações de Trabalho UNIX), não havendo necessidade de


conversão de dados. O mesmo ocorre com a interface, que é exatamente a
mesma, de maneira que não existe diferença no modo de operar o
SPRING.

2. Quais plataformas e periféricos são suportados?

• Plataforma PC
o Software:
Microsoft Windows-95 ou Windows-NT versão 3.51, ou
Solaris-X86 versão 2.4 ou posterior, ou
Linux versão 1.2.13.

o Plataforma mínima de hardware:
Processador 486 DX2 100 Mhz,
Memória RAM de 16 Mbytes,
Disco rígido de 1 Gbytes,
Monitor de vídeo colorido SVGA, 14" NI, dp 0.28 mm,
Drive de 31/2", 1.44 Mbytes e
Unidade de CD-ROM (caso desejar trabalhar com imagens de
satélite fornecidas pelo INPE).

• Estações RISC-UNIX
o Estações SUN de arquitetura SPARC utilizando sistema operacional
Solaris 2.4 ou posterior, ou
o Estações IBM RISC/6000, com sistema operacional AIX 3.2.5, ou
o Estações Silicon Graphics, series IRIS 4D, com sistema IRIX 4.0, ou
o Estações Hewlett-Packard, series HP-700, com sistema HP-UX 9.0.

• Hardware mínimo para estações RISC-UNIX
o 32 Mbytes de memória principal.
o 50 Mbytes de espaço em disco para instalação mínima do SPRING.
o 100 Mbytes de espaço em disco para os bancos de dados a serem
criados pelo usuário.


• O SPRING 2.0 conta com um programa automático para instalação do
sistema. Este programa carrega seletivamente os arquivos da fita para o
disco, em função de parâmetros fornecidos pelo usuário.

• Periféricos como mesa digitalizadora, traçadores gráficos compatível com
HPGL e impressoras coloridas compatível com PostScript também são
suportados e podem ser integrados no sistema.

3. Quais os módulos disponíveis?

• 3 módulos, IMPIMA, SPRING e SCARTA, com o objetivo de facilitar seu
uso, compartimentando as funções de manipulação de dados
geocodificados.

• IMPIMA
o Executa leitura de imagens digitais de satélite, gravadas pelo INPE
(Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), através dos dispositivos
CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory ), CCT (Computer
Compatible Tapes), "streamer" (60 ou 150 megabytes) e DAT (Digital
Audio Tape - 4 ou 8mm) adquiridas a partir dos sensores
TM/LANDSAT-5, HRV/SPOT e AVHRR/NOAA. Converte as imagens
dos formatos BSQ, Fast Format, BIL e 1B para o formato GRIB
(Gridded Binary).

• SPRING
o É o módulo principal de entrada, manipulação e transformação de
dados geográficos, executando as funções relacionadas à criação,
manipulação de consulta ao banco de dados, funções de entrada de
dados, processamento digital de imagens, modelagem numérica de
terreno e análise geográfica de dados.

o As funções da janela principal, na barra de menus, estão divididas
em: Arquivo, Editar, Exibir, Imagem, Temático, Numérico Cadastral,


Rede, Objetos e Utilitários. Para cada opção há um menu (janela de
diálogo) associado com as operações específicas.

• SCARTA
o Edita uma carta e gera arquivo para impressão a partir de resultados
gerados no módulo principal SPRING, permitindo a apresentação na
forma de um documento cartográfico.
o Permite editar textos, símbolos, legendas, linhas, quadros e grades
em coordenadas planas ou geográficas. Permite exibir mapas em
várias escalas, no formato varredura ou vector, através do recurso
"O que você vê é o que você tem" (What You See Is What You Get,
Wysiwyg).

4. Funções do SPRING

O SPRING apresenta um conjunto de novos algoritmos e procedimentos
inovadores, resultantes dos projetos de pesquisa do INPE e seus parceiros.

As funções indicadas em "negrito" passam a fazer parte do release 3.6.

o Ambiente unificado para os diferentes tipos de
dados geográficos e suas representações;
Interface com o o Menus sensíveis ao contexto;
Usuário o Linguagem de Álgebra de Mapas LEGAL;
o Disponível nos seguintes idiomas: Português,
Inglês e Espanhol.

o Leitura de Imagens LANDSAT, SPOT, ERS-1 e
NOAA/AVHRR;
Processamento de
o Registro e Correção Geométrica;
Imagens
o Mosaico de Imagens com equalização dos níveis
de cinza;


o Realce por manipulação de histograma;
o Filtragem espacial;
o Transformações IHS e componentes principais;
o Operações aritméticas;
o Leitura de valores de pixel;
o Classificadores estatísticos pixel-a-pixel;
o Segmentação de Imagens e Classificadores por
Regiões (supervisionado e não-supervisionado);
o Restauração de imagens LANDSAT e SPOT;
o Filtros morfológicos para imagens;
o Modelos de Mistura;
o Técnicas markovianas para pós-classificação de
imagens;
o Processamento de Imagens de Radar;

o Digitalização, edição e geração de topologia;
o Conversão matriz de/para vetor de mapas
temáticos;
o Mosaico;
o Mapas de distância;
o Tabulação cruzada;
o Linguagem de Análise Geográfica LEGAL:
Análise Geográfica Reclassificação, Ponderação, Fatiamento,
Operações Boolaenas, Classificação Contínua e
Operadores Zonais;
o Estatística espacial com análise univariada de
pontos;
o Estimador de Densidade por Kernel;
o Critério de Decisão AHP;
o Geoestatísica - Krigeagem;

DSR/INPE 11-10
J.C.Moreira

o Análise de Localização pelo método da p-mediana.
o Cruzamento Vetorial de PI's.

o Digitalização de amostras e isolinhas;
o Geração de grades regulares;
o Geração de grades triangulares (TIN), com a
inclusão de restrições.;
o Plotagem de contornos;
o Cálculo de mapas de declividade e exposição de
vertentes;
o Geração de mapas hipsométricos;
o Produção de imagens sintéticas;
o Cálculos de volume e perfis;
Modelagem Digital o Visualização 3D;
de Terreno o Linguagem de Análise Geográfica LEGAL:
Operações Matemáticas;
o Suavização de Linhas;
o Extração de Topos de Morros;
o Modelos Hidrológicos;
Geração de Grades;
Rede de Drenagem;
Mancha de Inundação
- Com colaboração da CH2MHILL do Brasil.

o Digitalização de linhas e nós de uma rede;
o Modelagem da rede - Associação com objetos e
Modelagem de definição de impedâncias e demandas;
REDES o Cálculo do custo mínimo
o Alocação de Recursos;
o Análise de Localização - P-Mediana;

DSR/INPE 11-11
J.C.Moreira

Com colaboração do Laboratório Associado de
Computação e Matemática Aplicada - LAC-INPE e
Universidade Estadual Paulista - UNESP/FEG -
Faculdade de Engenharia, Departamento de Matemática .
o Geocodificação de Endereços;

Apresenta uma nova interface de consulta espacial,
semelhante aos sistemas de "desktop mapping",
que permite:
o Definição e apresentação do conteúdo de tabelas
de atributos dos geo-objetos em BD relacionais;
o Consulta por atributos espaciais e apresentação
dos resultados;
Consulta a Bancos o Agrupamento de objetos geográficos por atributos;
de Dados o Geração de gráficos com distribuição de valores de
Relacionais atributos;
(Mapas o Apresentar o conteúdo de uma tabela relacional
Cadastrais) com atributos dos geo-objetos;
o Relacionar o conteúdo da tabela com a localização
espacial dos objetos;
o Gerar gráficos com a distrubuição relativa de dois
atributos;
o Suporte aos padrões xBASE, ACCESS e ORACLE
nativos;

o Ambiente interativo (WYSIWYG) com controle do
posicionamento dos mapas, símbolos, legenda e
Geração de Cartas texto;
o Biblioteca de Símbolos em formato DXF-R12 ou
BMP;

DSR/INPE 11-12
J.C.Moreira

o Configuração de folhas A0, A1, A2, A3 e A4;
o Suporte para dispositivos HPGL/2 e Postscript;

o Importadores
Vetores : ARC/INFO (ungenerate), ASCII-
SPRING, DXF-R12, ShapeFile
Grades Numéricas : ARC/INFO (ungenerate) e
ASCII-SPRING
Matriz Temática : ARC/INFO (ungenerate) e
ASCII-SPRING
Imagens : RAW, TIFF, SITIM, JPEG e GeoTIFF
Tabelas : ASCII-SPRING e DBF

o Conversores para ASCII-SPRING
Intercâmbio de
MID/MIF (Mapinfo), ShapFile (ArcView) e E00
Dados
(ArcInfo)

o Exportadores
Vetores : ARC/INFO (ungenerate), ASCII-
SPRING, DXF-R12, ShapeFile e E00
Grades Numéricas : ARC/INFO (ungenerate) e
ASCII-SPRING
Matriz Temática : ARC/INFO (ungenerate) e
ASCII-SPRING
Imagens : RAW, TIFF, JPEG e GeoTIFF
Tabelas : SPACESTAT e ASCII-SPRING
o Suporte para 14 Projeções Cartográficas;
o Mosaico de Dados Vetoriais e Imagens;
Gerenciamento de o Conversão de Dados entre Projeções;
Mapas o Edição de toponímia (textos) em todos modelos de
dados;
o Registro vetorial.

DSR/INPE 11-13
J.C.Moreira

o Limpar Vetores - elimina linhas duplicadas,
polígonos e elementos menores que uma dimensão
fornecida pelo usuário, e quebra automática de
interseção de linhas;
o Geração de Pontos - conversão de mapas
temáticos (pontos e polígonos) ou cadastrais
(pontos e polígonos com atributos) para mapas de
pontos temáticos (pontos 2D) ou numéricos
(amostras 3D).

o Ajuda em formato HTML - necessário o navegador
Internet Explorer;
Ajuda On-line o Roteiro de "Como Iniciar ?" para iniciantes;
o Roteiro em 10 aulas para utilização das principais
funções;

DSR/INPE 11-14
J.C.Moreira

C A P Í T U L O 12

USO ESCOLAR DO
SENSORIAMENTO REMOTO COMO
RECURSO DIDÁTICO PEDAGÓGIC
O NO ESTUDO DO MEIO AMBIENTE

V â n i a M a r i a N u n e s d o s S a n t o s1
Divisão de Sensoriamento Remoto

1
e-mail: vania@ltid.inpe.br

DSR/INPE 12-1 V.M.N.Santos

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 12-5

2. O SENSORIAMENTO REMOTO E SUAS POSSIBILIDADES NO
ESTUDO DAS DISCIPLINAS ESCOLARES ........................................ 12-6

3. O SENSORIAMENTO REMOTO E O ESTUDO DO MEIO AMBIENTE
NA ESCOLA ........................................................................................... 12-8

4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO ESCOLAR DO SENSORIAMENTO
REMOTO .............................................................................................. 12-11

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 12-14


1. INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento das modernas tecnologias espaciais, dentre as quais
se incluem os satélites artificiais, tornou-se possível “(re)conhecer” a Terra,
através da coleta de diferentes dados e da aquisição de imagens da sua
superfície, por meio de sensores remotos.

Os dados gerados pelos diversos sensores remotos, sobretudo os orbitais (a
bordo de satélites), tem servido como base para o desenvolvimento e
realização de projetos associados às atividades humanas, no mundo inteiro e
em diversas escalas, bem como auxiliado no diagnóstico sobre as implicações
ambientais, econômicas, sociais, políticas e culturais desses projetos com
relação a ocupação dos espaços geográficos, favorecendo na realização do
planejamento sócio econômico ambiental sustentável.

Dada a sua importância para o mundo moderno, entendemos que o
conhecimento produzido e acumulado sobre o potencial de utilização das
tecnologias espaciais, sobretudo do sensoriamento remoto, movido pela crença
de “ir ao espaço buscar soluções para os problemas da Terra”, deve ser
conhecido por toda nossa sociedade, pela qualificação que pode promover no
desempenho dos agentes sociais, para a melhoria das condições de vida, o
que justifica o compromisso de divulgar ciência.

A escola, concebida como agência de comunicação social que tem no saber
sua matéria prima, é o espaço privilegiado capaz de receber e processar tais
informações transformando-as em conhecimento, e por meio desse processo,
desenvolver a função social de formar cidadãos preparados para participações
sociais consistentes e construtivas.

Com o processo de mudanças desencadeado a partir da nova Lei de Diretrizes
e Bases da Educação (9394/96), resultante em parte da evolução e ampliação
do conhecimento sistematizado, vem sendo assinalada a necessidade da
educação escolar trabalhar com conteúdos e recursos que qualifiquem o


cidadão para a vida na sociedade moderna tecnológica. Em consonância com
a Lei, os Parâmetros Curriculares Nacionais e as Diretrizes para o Ensino
Médio, destacam a importância do trabalho com o conhecimento científico e
tecnológico no ensino fundamental e médio, respectivamente.

Este contexto favorece a introdução da tecnologia de sensoriamento remoto na
escola, enquanto conteúdo e recurso didático inovador no processo de ensino
e aprendizagem, frente as atuais exigências de reformulação da educação
escolar impostas pela conjuntura de nossa sociedade de final de milênio.

2. O SENSORIAMENTO REMOTO E SUAS POSSIBILIDADES NO ESTUDO
DAS DISCIPLINAS ESCOLARES

O trabalho que temos realizado com sensoriamento remoto nas escolas, tem
se constituído numa oportunidade de aproveitar seu vasto potencial de uso e
aplicações para a compreensão da dinâmica do processo de
intervenção/repercussão das relações sociais no equilíbrio/desequilíbrio do
meio ambiente, permitindo ultrapassar uma perspectiva de abordagem restrita
às ciências da natureza, comum na abordagem desta questão, e avançar na
perspectiva das ciências sociais e da pedagogia da comunicação.

O uso escolar dos produtos e técnicas de sensoriamento remoto apresentam-
se como recurso para o processo de discussão/construção de conceitos pelos
alunos, e como conteúdo em si mesmas.

Podemos verificar suas possibilidades de uso em diferentes disciplinas tais
como: Geografia, História, Ciências, Matemática, Educação Artística, dentre
outras, principalmente em abordagens interdisciplinares, como por exemplo na
focalização do tema Meio Ambiente.

No ensino da Geografia, a utilização de imagens de satélite, por exemplo,
permite identificar e relacionar elementos naturais e sócio econômicos
presentes na paisagem tais como serras, planícies, rios, bacias hidrográficas,


matas, áreas agricultáveis, industriais, cidades.., bem como acompanhar
resultados da dinâmica do seu uso, servindo portanto como um importante
subsídio à compreensão das relações entre os homens e de suas
conseqüências no uso e ocupação dos espaços e nas implicações com a
natureza.

No ensino da História, com imagens de um mesmo local produzidas em
períodos/anos diferentes, é possível apreender a temporalidade dos fatos em
sua dinâmica e fazer a reconstituição do processo de uso, ocupação e
desenvolvimento de uma região, enquanto um movimento em suas
regularidades e alternâncias, permanências e mudanças, mostrando as
transformações no perfil econômico e as possibilidades de construção de
planos administrativos e condutas sociais participativas que se abrem a partir
desse conhecimento.

Como as imagens de satélite estão associadas aos fenômenos físicos de
absorção e reflexão da luz, estas podem ser analisadas e compreendidas por
intermédio do ensino de Ciências, de tal forma a se constituírem no próprio
conteúdo a ser compreendido, enquanto elemento cultural componente das
sociedades tecnológicas, ao mesmo tempo em que propiciam compreensão de
conceitos físicos a elas associados.

Outros estudos voltados ao ensino de Ciências ainda podem encontrar nas
imagens uma referência para a sua compreensão, tais como o processo
saúde/doença relacionado a vetores naturais como por exemplo a água e as
condições em que se apresenta no meio ambiente, evidenciadas pelo
sensoriamento remoto.

No ensino de Matemática, as imagens de satélite e fotografias aéreas podem
ser utilizadas como recurso para a compreensão de conceitos, como os de
área, proporção e formas geométricas, através da análise e compreensão entre
os elementos constitutivos de uma paisagem tais como plantações, estradas,
serras, rios e cidades. Os produtos de sensoriamento remoto podem ser


utilizados como recurso à compreensão e resolução de problemas
reais/concretos, como por exemplo calcular a área desmatada de uma floresta
e a proporção deste impacto para a população local e circunvizinha, utilizando
diferentes escalas. Esses recursos podem auxiliar o aluno a perceber “o
tamanho real” do problema e consequentemente a importância de aprender a
manipular conceitos matemáticos para compreendê-los, construindo o próprio
conhecimento.

Em Educação Artística, é possível elaborar maquetes a partir de imagens de
satélite, fotografias aéreas e mapas (cartas topográficas), mostrando em
diferentes escalas serras, vales, rios, represas, estradas, ferrovias, cidades,
etc., “construindo” a região na sua tridimensionalidade, além de possibilitar a
elaboração de outros textos artísticos, literários e plásticos a partir das
percepções propiciadas pela leitura das imagens e pela experiência estética da
relação com elas. O contato, sobretudo com as cores e formas características
das imagens de satélite e sua decodificação, encaminha os alunos aos
desdobramentos de leituras objetivas e subjetivas do espaço geográfico,
propícias ao desenvolvimento de experimentos plásticos originais.

Esses são apenas alguns exemplos dos possíveis usos didáticos dos produtos
e técnicas de sensoriamento remoto no tratamento de conteúdos curriculares.

Embora estes exemplos apresentem possibilidades multidisciplinares de
utilização escolar do sensoriamento remoto, é possível também desenvolver
estudos interdisciplinares a partir da definição de um tema específico para
estudo, onde as contribuições disciplinares se tecem na sua análise, como por
exemplo o tema meio ambiente.

3. O SENSORIAMENTO REMOTO E O ESTUDO DO MEIO AMBIENTE NA
ESCOLA

As características dos produtos do sensoriamento remoto, sobretudo das
imagens de satélite, tais como repetitividade de cobertura; justaposição de


informações; abrangência espacial; cores e formas, apresentam importante
contribuição para os estudos ambientais na escola, revelando a dinâmica do
processo de construção do espaço geográfico.

A abrangência espacial e o caráter temporal das imagens de satélite, que
possibilitam uma visão de conjunto da paisagem em tempos diferentes,
seqüenciais e simultâneos, podem auxiliar nos estudos do meio ambiente,
mostrando, por exemplo, as relações entre o crescimento desordenado das
cidades e a presença de rios/córregos poluídos, favorecendo na localização de
possíveis fontes poluidoras, tais como indústrias ou loteamentos irregulares,
bem como subsidiar na análise dos processos de uso e ocupação dos espaços,
enriquecendo estudos históricos e geográficos.

A possibilidade de associarmos, ao uso escolar do sensoriamento remoto,
atividades de campo voltadas à verificação da verdade terrestre e a
contextualização das informações obtidas a partir das imagens de satélite e
fotografias aéreas, através do estudo do meio ambiente local, tem norteado o
desenvolvimento de projetos de educação ambiental em escolas, sob a
coordenação desta autora1.

Convém lembrar que entendemos a educação ambiental como um importante
instrumento para a compreensão e conscientização de questões/problemas da
realidade sócio ambiental, cujo desenvolvimento, sobretudo nas escolas, se
constitui em uma das mais sérias exigências educacionais contemporâneas
para o exercício/construção da cidadania, e conseqüente melhoria da
qualidade de vida.

1
O referido trabalho, voltado à capacitação de professores e alunos, com referência em questões sócio ambientais, foi
desenvolvidos em escolas públicas e particulares do ensino fundamental e médio nos seguintes municípios: São José
dos Campos, Jacareí, Lorena, Cachoeira Paulista, Monteiro Lobato e Santo André, com a participação das Prefeituras
locais, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e da Petrobrás. Os resultados obtidos fundamentaram a
dissertação de mestrado desta autora, intitulada: “Escola, Cidadania e Novas Tecnologias: experiências de ensino
com o uso de sensoriamento remoto”, defendida na Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo, em
1999.


Dessa forma, explorar com recursos de sensoriamento remoto, inicialmente,
regiões conhecidas do aluno favorece a descrição dos elementos presentes na
paisagem, familiarizando-o com esta forma de representação do espaço.
Deixar que o aluno observe uma imagem durante o tempo que for necessário
para localizar sozinho seus principais elementos, sobretudo os constitutivos da
sua cidade, permite que este “se encontre” nesta paisagem.

Contudo, convém lembrar que fotografias aéreas e imagens de satélites são
instrumentos, recursos que, ante ao estudo em questão ou a sua
complexidade, não dispensa, mas ao contrário, cria a necessidade de acesso a
outras fontes de informação, coleta de dados, etc., ou seja, exige o
desenvolvimento de atividades correlacionadas para o estudo do meio
ambiente.

A realização de um estudo sobre os problemas sócio ambientais de uma
cidade/região e suas implicações com a qualidade de vida da população,
constitui-se em exemplo interessante do que consideramos acima.

Se selecionarmos o recurso hídrico como vetor, a partir do qual iniciaremos o
estudo em questão, não podemos deixar de investigar o comprometimento de
um simples córrego urbano poluído, que deságua no rio principal de uma bacia
hidrográfica, com o meio ambiente regional, segundo uma visão local e
posteriormente por uma ótica integrada com toda região atingida direta ou
indiretamente por este manancial.

Quando se analisa o córrego poluído em questão utilizando apenas
levantamentos restritos, é possível que escape à vista as implicações
degradantes que o mesmo possa estar provocando em outros locais, à
quilômetros de distância da área estudada.

A utilização de recursos de sensoriamento remoto possibilita aos alunos uma
apreensão sistêmica da área de estudo, favorecendo à análise do meio
ambiente e ecossistemas associados, considerando não apenas um único


aspecto/variável, mas sim a multiplicidade de aspectos/variáveis que possam
estar contribuindo para a degradação da qualidade das águas, estabelecendo
relações entre o impacto local e suas repercussões espaciais e revelando,
consequentemente, suas implicações para o declínio da qualidade de vida da
população atendida direta ou indiretamente por este manancial.

Nos projetos educacionais desenvolvidos, voltados ao uso escolar do
sensoriamento remoto no estudo do meio ambiente, com referência nos
recursos hídricos, professores de diferentes disciplinas orientaram seus alunos
na realização de atividades em sala de aula e trabalhos de campo, incluindo:
leitura e interpretação de imagens de satélite e fotografias aéreas; leitura de
mapas, em diferentes escalas; estudo do meio, com referência na coleta de
amostras d’água nos rios/córregos para posterior análise; realização de roteiros
ambientais; entrevistas na comunidade; elaboração de mapeamento sócio
ambiental do bairro/região de estudo, visando discussões sobre os problemas
sócio ambientais locais (bairro/município), e suas repercussões
regionais/globais, bem como suas implicações sociais, econômicas, políticas e
culturais no cotidiano da sociedade.

A utilização dos recursos de sensoriamento remoto, associados ao
desenvolvimento de diferentes atividades, como as citadas acima, tem
propiciado aos alunos condições de compreender o meio ambiente local e
regional; refletir sobre a realidade sócio ambiental em estudo; propor soluções
para os problemas identificados, bem como exercitarem a sua cidadania
através de ações/intervenções escolares voltadas para a melhoria da qualidade
de vida.

4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO ESCOLAR DO SENSORIAMENTO
REMOTO

Nossa proposta de trabalho com os recursos de sensoriamento remoto na
escola não se limita a uma mera transferência mecânica de informações. Não


se trata de proceder apenas à divulgação de suas características e
potencialidades, mas sobretudo de refletir sobre elas e trabalhar suas relações
com a prática pedagógica e com o tratamento dos conteúdos curriculares em
suas relações com a vida, visando a construção do conhecimento por
professores e alunos.

Como afirma o educador Gutierrez2 (1979), “o mero fato de interpretar ou
apropriar-se de um saber não é suficiente para que, com propriedade de
termos, possamos falar de aprendizagem ‘autêntica’.

Somente pode chamar-se autêntico o conhecimento que em si mesmo e por si
mesmo seja produtivo e transformador, o que requer do preceptor que ele o
transforme em conhecimento seu e reestruture à sua maneira tal informação”.
Tal restruturação requer um trabalho ativo-reflexivo com a informação, por
parte do aprendiz, orientado pelo docente, que o levará a utilizá-la enquanto
ferramenta de: decodificação, compreensão da realidade imediata em que está
inserido e de outras realidades semelhantes a esta; enquanto ferramenta para
o estabelecimento de relações com realidades distintas da sua, mas a ela
conectadas por diferentes relações, que é preciso aprender a captar e
estabelecer, já que não são evidentes por si mesmas, enquanto repercussões
à distância de fenômenos, e que facilmente passam por desapercebidas a
olhares menos desavisados.

O uso escolar do sensoriamento remoto recomenda o desenvolvimento da
Pedagogia da Comunicação no tratamento dos conteúdos curriculares,
considerando a análise da realidade concreta e as reflexões possíveis de
serem desenvolvidas sobre ela, propiciadoras do exercício de operações
mentais implementadoras do desenvolvimento do raciocínio crítico e da
produção do conhecimento.

2
Gutierrez, F. Linguagem total : uma pedagogia dos meios de comunicação. São Paulo : SUMMUS, 1979. p. 110


Por em prática a Pedagogia da Comunicação significa por em prática iniciativas
pedagógicas transformadoras. Tais iniciativas implicam:

• Considerar a realidade social em que o educando existe e na qual a
tecnologia espacial, em especial o sensoriamento remoto, tem uma
presença relevante;

• Lidar com o meio ambiente do educando, sua realidade imediata,
circundante, e a compreensão que o aluno tem dela, como ponto de partida;

• Alcançar como ponto de chegada do processo de ensino a reelaboração da
compreensão inicial que o aluno tem do meio ambiente;

• Recorrer como caminho, como método, à utilização do sensoriamento
remoto; à observação da realidade focalizada; ao diálogo entre diferentes
tipos de saber, para a construção do conhecimento mais elaborado e mais
crítico do educando.

Isto pressupõe propiciar ao aluno condições de compreender a vida humana
numa dimensão de totalidade, pela apreensão das relações recíprocas entre o
seu meio imediato e o mais amplo; pela apreensão da ressonância das
atuações individuais e das organizadas de maneira coletiva e colaborativa, na
implementação de planos administrativos que visem a qualificação e
preservação do meio ambiente.

O uso escolar do sensoriamento remoto, como recurso didático pedagógico no
processo de ensino aprendizagem, permite desmistificar a idéia que uma
tecnologia de ponta é algo distante da escola, bem como esclarece que
professores podem promover ou proceder à socialização da ciência
requalificando a relação do ensino com o conhecimento e com a vida, quando o
seu uso está voltado para o estudo de questões importantes da atualidade e
significativa para os alunos.


Elaborar projetos escolares com as pretensões didáticas aqui assumidas,
implica no desenvolvimento de ações capazes de propiciar: o questionamento
sobre o significado de meio ambiente; a investigação e reflexão sobre a
realidade sócio ambiental imediata, e com a sua representação em diferentes
escalas; a percepção de suas relações; a compreensão da contribuição da
tecnologia de sensoriamento remoto na apreensão de problemas ambientais e
na elaboração de sua superação; o estabelecimento da relação teórico/prática
capaz de promover o desenvolvimento de experiências escolares com o
sensoriamento remoto; o desenvolvimento do raciocínio crítico construtivo,
responsável por comportamentos organizados de intervenção social, voltados à
conscientização de problemas sócio ambientais vividos e às possíveis
atuações de superação, de responsabilidade individual e coletiva, civil e
administrativa.

Nesta perspectiva, entendemos que o uso escolar do sensoriamento remoto
pode contribuir para o desenvolvimento da função da escola na atualidade, de
formar cidadãos preparados para participações sociais consistentes e
construtivas através dos recursos da ciência presentes na sociedade,
oportunizando a escola, e a partir dela a comunidade, o acesso ao
conhecimento da função social desta tecnologia.

5. BIBLIOGRAFIA:

Santos, Vânia M. N. Escola, cidadania e novas tecnologias: investigação
sobre experiências de ensino com o uso de sensoriamento remoto.
São Paulo. 150p. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Educação da
Universidade de São Paulo, 1999.

Santos, Vânia M. N. O uso escolar das imagens de satélite: socialização da
ciência e tecnologia espacial. In: Penteado, Heloísa D. Pedagogia da
comunicação. São Paulo: Cortez, 1998.


Penteado, Heloísa D. Metodologia do ensino de geografia e história. São
Paulo, Cortez, 1991.

Penteado, Heloísa D. Meio Ambiente e formação de professores. São Paulo,
Cortez, 2000.


C A P Í T U L O 13

PROJETO EDUCA Educa SeReIII
ELABORAÇÃO DE CARTA IMAGEM PARA O
ENSINO DE SENSORIAMENTO REMOTO
Utilização de Cartas Imagens-CBERS como
recurso didático em sala de aula

T a n i a M a r i a S a u s e n1

1
tania@ltid.inpe.br

DSR/INPE 13-1 T.M.SAUSEN

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 12-7
1.1 OS SATÉLITES DE SENSORIAMENTO ................................................................. 12-7

1.2 O INPE ....................................................................................................................... 12-8

1.3 OS PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS .............................................. 12-9

1.4 CARTA-IMAGEM ..................................................................................................... 12-10

2. O DOCUMENTO DE CAMBORIÚ ........................................................................... 12-10

3. O PROGRAMA EDUCA SERE ................................................................................ 12-12

4. PROJETO EDUCA SERE III-ELABORAÇÃO DE CARTA-IMAGEM PARA O

ENSINO DE SENSORIAMENTO REMOTO ......................................................... 12-13

SITES ÚTEIS .............................................................................................................. 12-19


LISTA DE FIGURAS

1 - CARTA IMAGEM DE PORTO ALEGRE – RS .................................................... 13-19


PROJETO EDUCA Educa SeReIII
ELABORAÇÃO DE CARTA IMAGEM
PARA O ENSINO DE
SENSORIAMENTO REMOTO
Utilização de Cartas Imagens-CBERS
como recurso didático em sala de aula

Tania Maria Sausen
Ministério da Ciência e Tecnologia
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Atividades de treinamento e Difusão de Conhecimento em Ciência e Tecnologia Espacial
tania@ltid.inpe.br
http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep

1-Introdução:

1.1) Os satélites de sensoriamento:

Em junho de 1972 foi lançado pelos norte-americanos, o primeiro satélite de
sensoriamento remoto, o LANDSAT.Em junho de 1973 entrou em operação a antena de
rastreamento de satélites do Brasil, que está localizada em Cuiabá, centro geográfico da
América do Sul. Esta foi a terceira antena a entrar em operação no mundo.

Desde esta época já foram lançados vários satélites de sensoriamento remoto, tais como
o francês SPOT, o europeu ERS, o canadense RADARSAT, os norte-americanos
IKONOS, ORVIEW e o sino-brasileiro CBERS.

As imagens geradas pelos satélites de sensoriamento remoto são uma ferramenta
poderosa para serem utilizadas como recurso didático em sala de aula, por apresentarem
uma visão sinótica da área abrangida por cada uma delas, por permitirem a coleta de
dados temporais de uma mesma área e por coletarem informações sobre feições na
superfície terrestre em várias faixas do espectro eletromagnético. Estas características
proporcionam uma série de informações sobre os recursos naturais e ações antrópicas,
informações estas, importantes, no estudo do espaço geográfico e do meio-ambiente.

Paralelamente, estas imagens são pictoricamente agradáveis, o que chama atenção do
aluno, facilitando assim o ensino e a compreensão da geografia, da ciência e da história.


O professor em sala de aula, seguramente terá um grande aliado, no uso das imagens de

Nos últimos cinco anos, vários organismos internacionais, agências espaciais e
educadores, tem observado e comprovado que é necessário estender-se o processo de
disseminação da tecnologia de sensoriamento remoto para alunos dos ensinos
fundamental e médio, pois é desta comunidade de estudantes que surgirá o cidadão do
futuro, que deverá entender o relacionamento entre meio-ambiente e sociedade, para
proteger e preservar a terra. É nesta fase também que estes estudantes estão escolhendo
a sua futura profissão sendo, pois, o momento adequado para motivá-los a trabalhar com

1.2) O INPE

Desde o lançamento do primeiro satélite de sensoriamento remoto, em 1972, o INPE,
através da Atividade de Treinamento e Difusão de Conhecimentos em Ciência e
Tecnologia Espaciais-ATDCCTE e da sua Divisão de Sensoriamento Remoto-DSR, tem
se preocupado com a disseminação e transferência desta tecnologia para usuários finais.

Apesar de todas as atividades desenvolvidas pelo Instituto, esta tecnologia ainda não é
amplamente utilizada pelo público em geral e poucos professores fazem uso das imagens
de satélite como recurso didático. É bem verdade que este panorama vem mudando nos
últimos anos, em consonância com uma tendência observada em todo o mundo e
incentivada pela Divisão de Espaço Exterior da ONU e pela UNESCO.

As imagens de satélites, quando são utilizadas em sala de aula, restringe-se a
professores universitários, quase sempre oriundos do programa de mestrado em
sensoriamento remoto do INPE.

Isto ocorre principalmente pela falta de capacitação de alguns professores, o alto custo
das imagens de satélite e a falta de material didático dedicado exclusivamente ao ensino
de sensoriamento remoto.


1.3) Os Parâmetros Curriculares Nacionais

Os Parâmetros Curriculares Nacionais-PCN foram criados pelo Ministério da Educação do
Brasil, com base na Lei de Diretrizes e Bases da Educação. Estes Parâmetros atendem a
todas as áreas dos ensinos fundamental e médio e dão as linhas de ação de cada uma
das disciplinas, com relação ao programa a ser desenvolvido em sala de aula, em cada
uma das séries, ao longo do período letivo.

Eles servem de instrumento no apoio às discussões pedagógicas na escola, na
elaboração de projetos educativos, no planejamento das aulas, na reflexão sobre prática
educativa e na análise do material didático.

De acordo com os PCNs o objetivo da Geografia “é explicar e compreender as relações
entre a sociedade e a natureza, e como ocorre a apropriação desta por aquela”. A
Geografia tem que trabalhar com diferentes noções espaciais e temporais, bem como
com os fenômenos sociais, culturais e naturais que são característicos de cada paisagem,
para permitir uma compreensão processual e dinâmica de sua constituição.

È mencionado nos PCNs que “o ensino da Geografia deve fazer uso de leituras de
imagens, de dados e de documentos de diferentes fontes de informação, de modo a
interpretar, analisar e relacionar informações sobre o espaço geográfico e as diferentes
paisagens”.

Diante disto, as imagens de satélite, em suas diferentes resoluções espaciais, temporais e
espectrais constituem-se em poderosa ferramenta em sala de aula, sendo um material
didático rico, útil e interessante no ensino da geografia. É um material didático de
múltiplas finalidades para os professores do ensino fundamental (1° a 8° séries-7 a 14
anos) e médio (1° a 3° séries-15 a 17anos).

Atualmente as escolas brasileiras estão buscando novos recursos didáticos e novas
formas de ensinar geografia, bem como ciências, história, artes, etc. para seus alunos,
formas que aproximem o aluno da realidade, que permitam que tenham um conhecimento
mais detalhado do local onde eles vivem, da sua cidade, do seu estado, do seu país e do
seu continente.


O ensino da geografia visa também tornar o aluno um futuro cidadão consciente sobre o
meio-ambiente e os recursos naturais que o cercam. Para esta tarefa as imagens de
sensoriamento remoto são úteis e possibilitam a identificação de vários aspectos da
paisagem, bem como caracterizar a interação do homem com ela e os impactos
provocados por ele.

Assim, levando-se em consideração os PCNs e os livros didáticos de geografia, sugere-
se:
• O uso de imagens de satélite com diferentes resoluções espaciais para o estudo
dos continentes, países, estados, regiões e municípios;
• O uso de dados temporais para caracterizar a ação do homem sobre o meio
ambiente;
• O uso de imagens de alta resolução para estudos locais (cidades e bairros);
• A integração de dados obtidos de cartas geográficas, fotografias, mapas
temáticos, cartas rodoviárias e visitas ao campo, para que o aluno possa aprender
e caracterizar o local onde vive e como deve interagir com a paisagem ao seu
redor.

1.4) Carta-Imagem

Do ponto de vista cartográfico, CARTA é a representação dos aspectos naturais ou
artificiais da Terra destinada a fins práticos da atividade humana, permitindo a avaliação
precisa de distâncias, direções e a localização geográfica de pontos, áreas e detalhes. A
CARTA-IMAGEM é a carta elaborada a partir de uma imagem de satélite.

Cada carta-imagem apresenta informações sobre áreas urbanas e os principais
elementos da paisagem, tais como a rede hidrográfica, a cobertura vegetal, o uso do solo,
as áreas agrícolas, além de informações cartográficas tais como rodovias, ferrovias,
nomes de rios, córregos, arroios, cidades, coordenadas geográficas, geodésicas e escala
de trabalho.

2 - O Documento de Camboriú

Durante a I Jornada de Educação em Sensoriamento Remoto no Âmbito do Mercosul,
realizada no Balneário Camboriú, no período de 20 a 23 de maio de 1997, um dos temas


mais discutidos foi à carência de material didático voltado especificamente ao ensino de
sensoriamento remoto, em todos os níveis. Este é um problema que não ocorre somente
no Brasil, mas de modo geral em todos os países do Mercosul.

No Documento de Camboriú é mencionado que:

1) A informação proveniente de dados de sensoriamento remoto pode ser utilizada nos
distintos níveis formais de ensino (fundamental, médio, superior e pós-graduação);
2) Podem ser considerados como material didático em sensoriamento remoto livro texto;
cadernos pedagógicos; atlas geográficos compostos por imagens de satélite; carta
imagem; CD ROM com imagens de satélite; vídeos e slides com imagens de satélite,
tutoriais disponíveis na Internet, etc;
3) Com relação a disponibilidade de material didático em sensoriamento remoto
observou-se que:
• há uma carência de material didático com ênfase em exemplos ou estudos
realizados na região do Mercosul;
• há pouco material didático gerado por autores e nos idiomas da região do
Mercosul e os mesmos já estão desatualizados;
• o material didático existente em geral se constitui de esforços isolados ou mesmo
anotações pessoais dos professores que ministram os cursos e disciplinas de
sensoriamento remoto;
• há total falta de interesse das editoras pela publicação de livros técnicos e material
didático em sensoriamento remoto devido a atual relação custo/demanda;
• falta de apoio institucional e financeiro à confecção de material didático

Para sanar os problemas referentes a carência de material didático são sugeridas ações,
tais como:
• promover junto aos organismos financiadores a difusão do sensoriamento remoto
de tal forma que motive estes organismos a financiarem a geração de material
didático;
• solicitar a cooperação e o apoio dos distribuidores de dados espaciais a baixo
custo para atividades de ensino;
• favorecer ações de vinculação com o setor privado que fomentem a geração e
distribuição de material didático;


• motivar as autoridades de educação e pesquisadores a elaborar material didático
para apoiar o ensino de sensoriamento remoto;
• incentivar as universidades que possuem centros de publicação a gerar material
didático e fazerem a sua divulgação através de sociedades científicas.

3 - O Programa Educa SeRe

Considerando-se, pois, os tópicos mencionados, foi criado no INPE, em 1998, pela
responsável da Atividade de Treinamento e Difusão de Conhecimento em Ciência e
Tecnologia Espaciais, o Programa Educa SeRe. Este programa tem por objetivo gerar
material didático, a baixo custo, dedicado ao ensino de sensoriamento remoto nos níveis
fundamental, médio e superior, de tal forma que dissemine e torne acessível esta
tecnologia a todas as camadas da sociedade.

Os objetivos específicos do programa são:
• Promover a criação de uma massa crítica sobre o uso e as aplicações da
tecnologia de sensoriamento remoto no país e na região do Mercosul, através da
disseminação e comercialização de material didático de baixo custo;
• difundir, no meio docente e discente, diferentes produtos adquiridos por satélites
de sensoriamento remoto existentes na atualidade, de tal forma que eles sejam
amplamente divulgados;
• socializar os conhecimentos de sensoriamento remoto para fomentar novos
projetos de pesquisas e aplicações na área de recursos naturais;
• motivar instituições de ensino, tais como universidades, a tomarem parte na
elaboração de material didático para o ensino de sensoriamento remoto;
• motivar empresas privadas a colaborarem na confecção de material didático
voltado para o ensino de sensoriamento remoto.

Este programa está dividido em quatro módulos, cada um deles constituindo-se em um
projeto, estando todos voltados para a elaboração de material didático para o ensino de
sensoriamento remoto, a saber:
• PROJETO EDUCA SeRe I - Cadernos Didáticos no Ensino de Sensoriamento Remoto;
• PROJETO EDUCA SeRe II - CD ROM para o Ensino de Sensoriamento Remoto


• PROJETO EDUCA SeRe III - Elaboração de Cartas-Imagem para o Ensino de
Sensoriamento Remoto
• PROJETO EDUCA SeRe IV- Homepages para o Ensino de Sensoriamento Remoto

Cada um destes módulos já gerou pelo menos um material didático

4 - Projeto Educa Sere III-Elaboração de Carta-Imagem para o Ensino de
Sensoriamento Remoto

O Projeto Educa SeRe III-– Elaboração de Carta-Imagem para o Ensino de
Sensoriamento Remoto, teve início em 1998, um ano após a realização da I Jornada de
Educação em Sensoriamento Remoto no Âmbito do Mercosul, realizada em Camboriú-
SC. Ele é parte do Programa Educa SeRe desenvolvido pelo INPE.

Tem objetivo criar séries de cartas-imagem, abordando várias aplicações de
sensoriamento remoto na área de recursos naturais, de tal forma que formem uma
coleção, para serem utilizadas como material didático. Estas cartas estão sendo
produzidas separadamente, de forma seriada.

Os objetivos específicos deste projeto são:
• Disponibilizar, a baixo custo, para a comunidade em geral, dados de
sensoriamento remoto dedicado à área de recursos naturais;
• difundir o uso de dados de sensoriamento remoto como recurso didático, nas
disciplinas de ciência e geografia;
• tornar acessível, de forma ampla e a baixo custo, material didático para o ensino
de sensoriamento remoto e de recursos naturais.

As primeiras cartas-imagem foram apresentadas no IX Simpósio Brasileiro de
Sensoriamento Remoto, realizado em Santos, SP, em setembro de 1998. Foram feitas 3
mil cópias, em parceria com a SELPER e distribuídas durante o Simpósio e
posteriormente para todos os interessados em vários estados brasileiros e mesmo para o
exterior.

No contexto deste projeto já foram desenvolvidas as seguintes cartas-imagem:


a) Série Cidades Brasileiras:
• Carta-Imagem n° 1–Santos, escala 1:50.000, utilizando a imagem do satélite
LANDSAT/TM, canais 2, 3 e 4, órbita 219 ponto 76, passagem de 20 de agosto de
1997;
• Carta-Imagem n° 2 – Santos, escala 1:50.000, utilizando a imagem de satélite
ERS-1 e 2, sensor SAR, de 08 de maio de 1996 e 04 de abril de 1996,
respectivamente, elaborada em parceria com a Agência Espacial Européia – ESA;
• Carta-Imagem n° 3 – São José dos Campos, utilizando a imagem de satélite
LANDSAT/TM, com o apoio da Prefeitura Municipal de São José dos Campos.
2000 exemplares impressos foram distribuídos para todas as escolas do ensino
fundamental e médio de São José dos Campos;

Posteriormente ao lançamento o INPE assumiu o compromisso de treinar os professores
da rede de ensino (municipal, estadual e privada), na utilização da carta imagem como
recurso didático em sala de aula. Assim foram treinados 121 professores da rede
municipal, 64 da rede estadual e 23 da rede privada num total de 208.
• Mosaico do Vale do Paraíba, Litoral Norte e Serra da Mantiqueira, escala
1:350.000, gerado a partir de duas imagens LANDSAT/TM, passagens de 26 de
julho e 20 de agosto de 1997, órbita 21, pontos 75 e 76, publicado em parceria
com o Jornal Vale Paraibano de São José dos Campos, na edição do dia 21 de
agosto de 1999, em toda a região abrangida pelo Jornal Valeparaibano (41
municípios).

Estas cartas-imagem tiveram um grande sucesso, sendo bem recebidas, não apenas
pelos professores do ensino fundamental e médio, bem como por vários segmentos da
sociedade tais como imobiliárias, professores e estudantes universitários, distribuidoras
de leite, energia elétrica, construtores de rodovias, ONGs, jornalistas, redes de televisão,
promotores públicos, advogados, planejadores, arquitetos, etc.

Com o lançamento do satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres-CBERS este
projeto passou a dedicar-se a criação de cartas-imagens usando exclusivamente imagens
da Câmara CCD deste satélite, dando início assim ao Projeto Educa Sere III—
Elaboração de carta imagem para o ensino de sensoriamento remoto-Utilização de
cartas-Imagem-CBERS como Recurso Didático.


Os objetivos específicos deste projeto são:
• disseminar a tecnologia de sensoriamento remoto na educação escolar;
• incentivar o desenvolvimento de novas metodologias de ensino;
• tornar acessível, de forma ampla e a baixo custo, material didático para o ensino
de sensoriamento remoto e de recursos naturais;
• disseminar os produtos de sensoriamento remoto gerados pela Satélite Sino-
Brasileiro de Recursos Terrestres;
• incentivar os docentes dos ensinos fundamental e médio a formarem cidadãos
conscientes da importância da preservação dos recursos naturais e como os
dados de sensoriamento remoto podem auxiliar nesta tarefa.

Com a finalidade de capacitar professores dos ensinos fundamental e médio no uso das
cartas-imagens como recurso didático foi criado o Curso sobre “O Uso de
Sensoriamento Remoto como Recurso Didático nos Ensinos Fundamental e Médio”.

O primeiro curso e o lançamento da primeira carta-imagem CBERS foi realizado durante o
X Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 19-21 de abril de 2001, em Foz do
Iguaçu, Paraná. Posteriormente, de 17 a 22 de junho de 2002, foi realizado um curso para
professores do município de Manaus, em parceria com a Universidade de Manaus, com a
conseqüente geração da carta-imagem de Manaus. No período de 3 a 5 de abril de 2003,
foi realizado o terceiro curso, em Belo Horizonte, em parceria com a Secretaria Municipal
de Educação, como parte das atividades do XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento
Remoto. Para este curso foi gerada a carta-imagem de Belo Horizonte

O objetivo deste curso é a capacitação de professores dos ensinos fundamental e médio,
no uso de imagens de sensoriamento remoto, levando em consideração as diretrizes e
orientações presentes nos PCNs, para o ensino de geografia. Assim, foram levados em
conta os objetivos e metas propostas para o ensino de geografia para cada um dos ciclos
dos ensinos fundamental e médio, e proposto como e quais dados de sensoriamento
remoto os professores podem estar utilizando em sala de aula.

Os objetivos específicos deste curso são:
• Despertar interesse na comunidade docente para a potencialidade e a utilização
de dados de sensoriamento remoto como recurso didático, em geografia, em sala
de aula;


• Disseminar para a comunidade docente e discente os benefícios gerados pela
tecnologia de sensoriamento remoto no conhecimento do espaço geográfico, dos
aspectos sócio-econômicos e na preservação dos recursos naturais do país;
• Encorajar os estudantes do ensino fundamental e médio a se interessarem por
profissões relacionadas à tecnologia de sensoriamento remoto, tendo como
objetivo a busca de novos talentos;
• Difundir junto à comunidade docente e discente as atividades realizadas pelo
INPE na área de sensoriamento remoto;

As metas a serem atingidas são:
• Capacitar docentes de geografia dos ensinos fundamental e médio para
desenvolverem atividades, em sala de aula, referentes ao uso de dados de
sensoriamento remoto;
• Por meio dos docentes, capacitar os alunos dos ensinos fundamental e médio a
desenvolverem atividades, em sala de aula, referentes ao uso de dados de
sensoriamento remoto em geografia;
• Com o auxílio dos docentes participantes do projeto, buscar novas formas de
utilização de dados de sensoriamento remoto em sala de aula;
• Por meio das atividades em sala de aula, referentes ao projeto, encorajar os
estudantes interessados em geografia e ciências, a elegerem carreiras
relacionadas à tecnologia de sensoriamento remoto;
• Com o auxílio dos professores e estudantes, envolvidos no projeto, tornar
acessível à comunidade em geral os benefícios gerados à comunidade pelas
atividades de sensoriamento remoto desenvolvidas pelo INPE.

Espera-se que ao final do curso os docentes estejam familiarizados com os inúmeros
recursos didáticos oferecidos pelas imagens de sensoriamento remoto, que passem a
utilizá-las em sala de aula e que possam eles próprios criar novos materiais didáticos a
partir dos conhecimentos adquiridos no curso.

Os professores treinados têm utilizado as cartas-imagem para desenvolver projetos sobre
meio-ambiente e preservação de recursos naturais em sala de aula, educação ambiental,
ensino de geografia, matemática, ciências, cartografia, física e artes.


Elas têm despertado interesse também de docentes na Argentina e Uruguai. Este é o
único projeto do gênero na América do Sul.

Dentro do contexto deste projeto já foram desenvolvidas as seguintes cartas-imagem:

a) Capitais Brasileiras:
• Carta-imagem de Brasília;
• Carta-imagem de Cuiabá;
• Carta-imagem de Manaus;
• Carta-imagem de Belo Horizonte.

Estão em fase de elaboração as cartas-imagem de Porto Alegre e Natal.

b) Cidades Brasileiras:
• Carta-imagem de Foz do Iguaçu, PR
• Carta-Imagem de Cachoeira Paulista, SP

Estas cartas-imagem estão disponíveis na homepage do projeto:

http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere

Resultados esperados neste projeto são:
• Criar uma massa critica entre os professores de geografia do ensino fundamental
e médio no uso de dados de sensoriamento remoto como recurso didático em sala
de aula;
• Buscar parcerias entre o INPE e instituições públicas e privadas no sentido de
ampliar este projeto bem como na realização de futuros projetos na área de
educação espacial;
• Ter uma ampla difusão das atividades de educação e sensoriamento remoto
desenvolvidas pelo INPE na comunidade docente e estudantil;

Formas de utilização de cartas-imagem CBERS em sala de aula:


Segue abaixo alguns exemplos de situações em que o material didático com
sensoriamento remoto pode ser utilizado em sala de aula:
Traçado de áreas urbanas e rede viária que comunica a cidade com o entorno
imediato;
Aspectos morfológicos da paisagem urbana;
Formas de crescimento das áreas urbanas e progressiva invasão do espaço
agrícola;
Estudo geográfico do espaço imediato ao aluno;
Correlacionar o tipo de ocupação humana com os aspectos físicos, econômicos e
sociais da região onde o aluno vive;
Distribuição do uso do solo no tempo e no espaço e sua relação com os aspectos
econômicos da região onde o aluno vive;
Explicar aspectos mais complexos como grandes complexos de relevo, bacias de
drenagem, correntes oceânicas, uso do solo e áreas agrícolas de uma região,
aspectos de inundações, etc;
Identificar áreas de preservação de mananciais e sua forma de ocupação;
Complementar a cartografia na compreensão de aspectos gerais como a
distribuição de mares e terras, a forma dos continentes, as grandes artérias
hidrográficas do mundo;
Os limites e as barreiras urbanas, tanto as que provem do meio natural (rios,
serras, florestas) como as artificiais (estradas, complexos urbanos) criadas pelo
homem;
Impactos ambientais causados pelo a ocupação humana;
Caracterização de áreas de preservação, tais como áreas alagadas, planícies
fluviais, áreas costeiras, áreas de mangue, florestas naturais;
Visão sinóptica do local onde o aluno vive e sua relação com o contexto ao redor;
Reconstituição histórica do espaço geográfico em que o aluno vive;


Sites úteis:

Homepage da “Atividades de Treinamento e Difusão de Conhecimentos em Ciência e
Tencologia Espaciais” do INPE
http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep

Homepage da EMBRAPA com imagens de satélite de todos os estados brasileiros. Clique
sobre a imagem com o mouse para obter imagens mais detalhadas da área de interesse.
http://www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br

Homepage da SATMIDIA-galeria de imagens de satélite
http://www.satmídia.com.br


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