Assunto de Fotointerpretação, Notas de estudo de Engenharia Ambiental
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Assunto de Fotointerpretação, Notas de estudo de Engenharia Ambiental

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INSTITUTO MACAPAENSE DO MELHOR ENSINO SUPERIOR-IMMES CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL DISCIPLINA DE FOTOINTERPRETAÇÃO

PROFESSOR: ENGº. E ESP. JAUIRES LIMA MACIEL

MACAPÁ – AP 2010

PLANO DE ENSINO

01. DADOS Curso: ENGENHARIA FLORESTAL Ano e período: 5/2010

Turma:

Disciplina:Carga Horária Total:CH Teórica:CH Prática:Docente:

HORÁRIO DE AULA TARDE

HORÁRIO SEGUNDA

TERÇA QUARTA QUINTA SEXTA

INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO

NOITE HORA

SEGUNDA TERÇA

QUARTA QUINTA SEXTA

2º FOTOINT.

INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO INTERVALO

3º FOTOINT.

4º FOTOINT.

02. EMENTA DA DISCIPLINA:

03. OBJETIVO GERAL: 04. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 05. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: .

06. BIBLIOGRAFIA 1. Básica

GARCIA, G.j. Sensoriamento remoto: princípios e interpretação de imagens. São Paulo: Nobel, 1982. 367p.

INEP – CNPq. Cursos de treinamento: introdução as técnicas de sensoriamento remoro e aplicações. Relatório Nº 1869 – MD/004-INEP, 1980. 318p.

INEP. Manual do usuário – Produto de Sensoriamento Remoto. Cachoeira Paulista – SP. 1001.

LOCH, C.A interpretação de imagens aéreas: noções básicas e algumas aplicações no campo profissional. Ed. UFSC, 1984.

MARCHETTY, D.A.B. & GARCIA, G.J. Princípios de fotogrametria e fotointerpretação. São Paulo: Nobel, 1989. 257p.

MORAIS, E.M.L. de. Sensoriamento Remoto: Princípios e Aplicações. São Paulo: Edgar Blucher, 1989.

MOREIRA, M.A. Fundamentos de Sensoriamento Remoto e Metodologia de Aplicação. INEP, 2001.

2. Complementar

Periódicos diversos: revistas de construção, DVDs, CD-R, etc.

07. METODOLOGIA

ExposiçãoTrab. em Grupo Debate Discussão

SIM X NÃO SIM X NÃO SIM X NÃO SIM NÃO X

Estudo de Caso Seminário Painel Fórum

SIM X NÃO SIM X NÃO SIM NÃO SIM NÃO

Outros (Especificar):

08. RECURSOS AUXILIARES

Computador Data showSlideRetroprojetorQuadroVíd. Conferência

SIM X NÃO SIM X NÃO SIM NÃO SIM NÃO SIM X NÃO SIM NÃO

Vídeos Álbuns seriados Manequins Ativ. Clínicas InternetLaboratório

SIM NÃO SIM NÃO SIM NÃO SIM NÃO SIM NÃO SIM NÃO

Outros (Especificar):

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09. RECURSOS HUMANOS

10. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO

11. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO

1. Avaliação teórica

2. Avaliação prática

12. ASSINATURAS

Professor: _____________________________________________________________

Coordenador do Curso: ________________________________________________

Data da entrega: ________/________/__________.

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APOSTILA DE FOTOINTERPRETAÇÃO

I – UNIDADE: APRESENTAÇÃO DO PLANO DE ENSINO E A RELEVANCIA DA DISCIPLINA

a) CONSIDERAÇÕES INICIAIS: O homem sempre procurou meios de reproduzir fielmente a realidade a sua volta e registrar de forma verossímil estes fatos. Esse sonho foi realizado pela primeira vez no século XIX (por Luis Jacque Daguerre um dos precursores da fotografia) com a invenção da fotografia, que desde então passou a ser utilizada para registrar a realidade vivenciada no campo da documentação ou de apenas expressão artística.

A palavra fotografia vem do grego “photos” (luz) e “graphos” (gravação). É uma técnica pelo qual se obtém o registro de uma imagem mediante a ação da luz sobre uma superfície (chapa, filme ou papel) revestida de uma camada de sais de prata, que são sensíveis a luz. A primeira fotografia do mundo foi tomada por Niepce de sua janela, em Graus na França (1826), e fixada em placa de metal. Já a primeira fotografia panorâmica foi registrada por T. F. Nadar, em um balão da vista de Paris, em placa úmida de colóide no ano de 1862.

A fotografia é muitas vezes definida como a “arte de escrever com a luz”. É a luz em grande parte que determina a qualidade da foto. Um conceito básico da fotografia está diretamente associado à intensidade luminosa e o tempo de exposição, ou seja, relação entre a quantidade de luz e o tempo de sua incidência sobre o objeto sensível. Definida pela fórmula E = i x t, onde E (exposição), i (intensidade luminosa) e t (tempo desta exposição).

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A câmara fotográfica é o aparelho que executa a exposição do material sensível a luz, funciona com base no princípio óptico da câmara escura, conhecida desde 400 a.C. e, estudada por cientistas da época como: Leonardo da Vinci, Daniel Barbierro, Ignazio Dante, entre outros. A câmara escura consistia num quarto totalmente sem luz, no qual uma das paredes tinha um orifício, através do qual se projetava na parede oposta uma imagem invertida.

A primeira câmara fotográfica foi fabricada por Alphonse Giroux por encomenda de Daguerre (1839), em Paris. Consistia em duas caixas de madeira que deslizavam uma dentro da outra para focalizar; uma lente acromática, com tampa metálica capaz de funcionar como abscurador; um vidro fosco para a focalização; e um suporte para as placas sensíveis. Somente no final do século XX com a incorporação da eletrônica á câmara foi se modernizando e incorporando tecnologias de automação na focalização, no sistema de medição de luz e flash, no ajuste do foco, no emprego de raios infravermelho ou sinais ultrasônicos na captura das imagens.

A aplicação da fotografia no campo tecnológico é ampla: ela registra radiações de comprimento de onda invisíveis ao olho humano; mede intensidades de radiações ou registra movimentos rápidos imperceptíveis ao observador. Em biologia, metalurgia e petrografia, a foto microscópica é grande auxiliar do pesquisador. A fotografia com raio ultravioleta é usado no exame de documentos falsificados, restaurações de documentos e impressões dactiloscópicas. Em astronomia, a observação visual através do telescópio já foi quase totalmente substituída pela fotografia. Também na engenharia florestal e na topografia a fotografia nas suas mais diversas formas de captura tem um papel importante, com destaque aos serviços de levantamento topográficos, estudos dos recursos florestais, inventários e manejo florestal.

Esquema de uma Câmara reflex de uma objetiva. Alinha vermelha assinala a trajetória dos raios luminosos.

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Esquema de uma objetiva zoom

II – UNIDADE: FOTOINTERPRETAÇÃO

a) CONCEITOS DE FOTOINTERPRETAÇÃO: Afotointerpretação consiste na técnica de examinar as imagens dos objetos na fotografia e deduzir sua significação. Tem sua importante na elaboração de plantas gráficas e mapeamento de áreas ou superfícies. Na Engenharia Florestal seu uso de dá na análise e captura de informações sobre a superfície terrestre com cobertura vegetal para fins de projeto de intervenção dos recursos florestais como: inventario florestal, manejo, zoneamento, reconhecimento do solo, entre outros.

A fotointerpretação difere da fotogrametria no que se refere ao tratamento do dado. A fotogrametria está relacionada com a acurácia posicional e geométrica dos objetos, aspecto quantitativo, enquanto que a fotointerpretação está relacionada com a significância do objeto, aspecto qualitativo. Na verdade no que se refere à cartografia tanto os aspectos qualitativos quanto quantitativos dos dados são importantes e seu grau de acurácia e/ou detalhe dependem da escala do mapeamento.

Exemplo interpretativo

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b) ELEMENTOS: Na fotointerpretação utilizamos elementos de reconhecimento, os quais servem de fatores-guia no processo de reconhecimento e identificação dos alvos na superfície terrestre, através de uma fotografia aérea ou imagem de satélite. Estes elementos básicos de leitura de uma fotografia ou imagem são os seguintes: • Tonalidade e cor; • Forma e tamanho; • Padrão; • Textura; • Associação • Sombra.

1. Tonalidade e cor A tonalidade refere-se à intensidade de energia eletromagnética refletida por um tipo de alvo na superfície terrestre, em outras palavras, a tonalidade está estreitamente relacionada com o comportamento espectral das diferentes coberturas da superfície terrestre. Em fotografias aéreas a cor está associada ao tipo de filme (preto e branco; colorido normal, infravermelho preto e branco e infravermelho colorido). Em uma imagem de satélite devido à reflexão seletiva dos alvos existentes na superfície terrestre, nas distintas bandas do espectro eletromagnético, analisamos os tons de cinza nas bandas individualmente ou as cores através das composições coloridas. O olho humano é mais sensível a cores que a tons de cinza. Desta forma associamos cores aos tons de cinza.

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Figura 01 – Imagem SPOT 95 em tons de cinza

Figura 02 – Imagem SPOT 95 colorida

Tonalidade: Intensidade de energia eletromagnética refletida por um tipo de alvo na superfície terrestre, em uma determinada banda do espectro eletromagnético.

2. Forma e tamanho A forma é definida através da geometria dos objetos e o tamanho é diretamente proporcional à escala. A forma é um objeto é importante, pois facilita o reconhecimento de alguns alvos na superfície terrestre, tais como:

Figuras de infraestura de transporte urbano: Estradas, linhas férreas (que apresentam formato longitudinal) e aeroportos; Figuras de infrestrutura urbana: Cidades (que apresentam formas reticulares devido aos cruzamentos de suas avenidas e ruas), reservatórios, complexos industriais; Figuras de solo: Estruturas geológicas e geomorfologias do solo; Figuras fluviais: Rios, lagos e igarapés (que apresentam forma sinuosa); Agricultura: Cultivos (que tem formas regulares e bem definidas, pois as culturas são plantadas em linha ou em curva de nível); Florestal: Reflorestamentos (que tem formas regulares), áreas irrigadas por pivô central (que apresentam formas arredondadas);

O tamanho dos objetos, juntamente com a forma também deve ser levar em consideração, pois algumas vezes alvos diferentes apresentam formas semelhantes, mas tamanhos diferentes, o que auxilia na sua caracterização. Por exemplo, as áreas de horticultura têm forma semelhante às áreas de

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plantio de cana-de-açúcar, porém elas têm tamanhos diferentes. O mesmo acontece com rios, os rios principais e os secundários têm a mesma forma sinuosa, mas tamanhos diferentes.

Figura 01 – Imagem IKONOS de área agrícola com padrão quadriculado bem definido. Forma: Definida através da geometria dos objetos e as dimensões (tamanho) são diretamente proporcionais à escala da fotografia.

Figura 02 – Imagem LANDSAT / TM do encontro das águas dos rios Solimões (azul claro) e Negro (preto) formando o rio Amazonas.

3. Padrão (modelo) Este elemento é bastante utilizado em fotografias aéreas e em imagens de alta resolução. O padrão é definido a partir da união e extensão das formas que podem se repetir regularmente com variações tonais na imagem. O padrão pode ser representado por obras feitas pelo homem ou feições naturais, p. ex. padrões de drenagem, padrão das plantações, de construções, de minerações, etc. Em estudos de bacias de drenagem o padrão de drenagem é um elemento importante, pois ele está associado ao tipo de solo, rocha e estrutura geológica na área que está sendo estudada. O Padrão também nos permite identificar

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alguns tipos de coberturas artificiais tais como plantações, áreas de reflorestamento, áreas urbanas, distritos industriais, área urbana

Figura 01 – Imagem LANDSAT /TM padrão típico de áreas agrícola ou florestal.

Figura 02 – Imagem LANDSAT /TM Padrão linear, típico em área urbana e de lazer.

Padrão: É um elemento importante, pois ele está associado ao tipo de solo, rocha e estrutura geológica na área que está sendo estudada. 4. Textura A textura é o arranjo dos tons numa área da imagem, resultando no aspecto suave até rugoso de um alvo na fotografia ou imagem. O elemento textural passa a ser a menor feição contínua e homogênea distinguível em uma fotografia aérea, porém passível de repetição. Por exemplo, uma árvore ou um grupo de árvores. A textura varia sempre com a escala.

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Figura 01 – Imagem LANDSAT e IKONOS Comparação entre imagens de uma parte da Bacia Paracatú na escala 1: 25.000.

5. Associação (ou convergência de evidências) Elementos ou objetos que estão comumente associados, nos quais um tende a ocorrer em função do outro. Por exemplo, a ocorrência de mangue se dá por uma conjuntura de fatores de influência fluvio-marinha.

6. Sombra É outro elemento importante na interpretação de imagens de satélite, mas na maioria das vezes dificulta a interpretação das imagens, porque esconde a informação onde ela está sendo projetada. O relevo sempre provoca uma sombra do lado oposto à incidência do sol, fazendo com que estas áreas apresentem tonalidades escuras na imagem, dificultando assim a caracterização dos alvos na superfície terrestre.

Figura 01 – Imagem CBERS apresentando a nuvem em branco e a sombra da nuvem em preto, esta última confunde-se com a tonalidade preta da água do açude que está na porção inferior da imagem.

c) PADRÕES DE IMAGENS PARA FINS FLORESTAIS: Tomando como base estes elementos elabora-se então uma chave de classificação, a qual serve de guia ao foto intérprete para identificar rapidamente os alvos na fotografia ou na imagem.

A chave vem a ser descrição e ilustração típica dos alvos. Este tipo de interpretação visual pode ser muito interessante quando não se quer ou não é viável realizar uma classificação digital da imagem. Este produto é muito interessante e pode muitas vezes atender o objetivo do trabalho. Este material também pode ser preparado um trabalho com finalidades de interpretação preliminar em campo para posterior classificação automática.

As chaves de interpretação não têm aplicabilidade ampla, ou seja, ela deve ser desenvolvida para uma determinada região e imagem. Podem ocorrer erros de identificação quando os alvos diferentes apresentam textura, cor e/ou forma muito semelhantes.

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A vantagem da utilização de chaves é que elas podem ser adaptadas para sensores de diferentes satélites e permite que o foto intérprete iniciante organize as informações na fotografia ou imagem, de modo a melhorar a eficiência do mapeamento.

Em seguida apresentamos uma chave de interpretação (Tabela 1) para uma composição colorida para a Imagem IKONOS no município de Nova Esperança – PR. Na imagem onde a vegetação aparece em vermelho, à combinação de bandas foi feita da seguinte forma: a cor azul foi associada à banda 2 (visível), a cor verde à banda 3 (visível) e a cor vermelha à banda 4 (infra-vermelho próximo). Esta combinação é chamada de falsa-cor, porque os alvos aparecem na imagem em cores falsas, e não como são vistos na natureza.

Este tipo de combinação é muito usado para identificação de diferentes tipos de matas ou diferenciar áreas de mata sadia das atacadas por enfermidades, ou para realçar sedimentos em suspensão na água.

Tabela 01 – Exemplo dos elementos de interpretação para a Imagem IKONOS.

1- CLASSE: AGRICULTURA Cor: Azul mesclado c/ rosa e rosa Textura: Áspera Padrão: Linear (áreas de agricultura que podem ser facilmente subdivididas em função do tipo de cultura e época de plantio).

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2- CLASSE: EROSÃO Cor: Azul escuro Textura: Lisa Padrão: Áspero (áreas pequenas e com solo exposto)

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3- CLASSE: VARZEA Cor: Azul escuro Textura: Marmorizada Padrão: Área úmida ao redor do eixo do córrego, a qual possui uma vegetação típica de banhado.

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4- CLASSE: MATA DE GALERIA Cor: Vermelha Textura: Grosseira Padrão: Vegetação arbórea que ocorre ao longo do curso d’ água.

5- CLASSE: LAGO Cor: Azul Textura: Lisa Padrão: Lago artificial com baixo índice de sedimentação.

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6- CLASSE: SOLO ARADO Cor: Azul claro Textura: Fina Padrão: Solo exposto e arado pouco antes da obtenção da imagem.

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7- CLASSE: PASTO Cor: Azul e rosa Textura: Fina Padrão: Linear (Os diferentes tons indicam os diferentes tipos de pasto).

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1- Atividade: Com base na leitura do texto introdutório de Fotointerpretação, responda as questões a baixo.

1ª) “O homem sempre procurou meios de reproduzir fielmente a realidade a sua volta e registrar de forma verossímil estes fatos”, tomando como base esta afirmativa, qual das alternativa condiz com esta afirmação. a.( ) – Esse sonho foi alcançado no século VX por Luis Jacque Daguerre; b.( ) – Esse sonho foi alcançado no século VIX por Leonardo da Vinci; c.( x ) – Esse sonho foi alcançado no século XIX por Luis Jacque Daguerre; d.( ) – Esse sonho foi alcançado no século XX por Alphonse Giroux; e.( ) – Esse sonho foi alcançado no século VX por Daniel Barbierro;

2ª) Marque somente as alternativas verdadeiras, relacionadas com a história da fotografia. a.( ) – A palavra “fotografia” vem do grego; b.( ) – Niepce foi quem fez o primeiro registro fotografico (França- 1826); c.( ) – A câmara fotográfica já é conhecida desde 400 a.C.; d.( ) – A primeira foto panorâmica se deve ao frances Nadar em 1862; e.( x) – Todas as alternativas estão corretas;

3ª) A fotografia é a “arte de escrever com luz”, tomando como base esta termo comparativo, qual das alternativa confirma tal comparação. a.( ) –É a técnica de registro de imagens mediante a ação de luz; b.( ) –A luz não interfere na qualidade na foto; c.( ) –O registro da imagem é captada em chapas de ferro, filme ou papel; d.( ) – Fotografia é o produto da intensidade luminosa e o tempo de exposição; e.( x) – Somente a alternativa b não confirma tal comparação;

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4ª) No principio a máquina fotográfica era constituída de um quarto escuro com um furo na parede, por onde entrava a luz e a imagem projetada. Na atualidade, o que podemos afirmar das câmaras fotográficas. a.( ) – A primeira câmara foi fabricada por Alphonse Giroux (1839); b.( ) – Consiste em duas caixas de madeira e com uma lente cromática; c.( x) – As câmaras incorporaram tecnologia de automação no seu sistema; d.( ) – O sistema de captura de imagens ainda é o mesmo das primitivas; e.( ) – As alternativas b e d estão corretas;

5ª) Quanto a aplicação da fotografia, podemos afirmar. a.( ) – Ela é amplamente aplicada no campo da tecnologia; b.( ) – A fotografia com raio ultravioleta é usada no exame de documentos; c.( ) – Tem bastante importância no reconhecimento do solo; d.( ) – É relevante para conhecer e estudar os recursos florestais; e.( x ) – Todas as alternativas estão corretas; ESTUDO DA FORMA, EFEITOS E CORES NA NATUREZA A superfície da terra é composta de uma vasta combinação de elementos naturais, tais como: rocha, água, vegetação, ar, gases e seres vivos. Cada um com sua tonalidade, forma e energia.

Os sistemas de sensores fotográficos ou de energia têm a função de capturar os comportamentos espectrais desses elementos refletido e/ou emitido e traduzir em reproduções de suas linhas, cores e formas.

a) Linha: É um ponto em movimento. Sua classificação se dá; • Quanto à forma; • Quanto à posição; • Quanto à direção; • Quanto ao uso.

Quanto à forma e a posição: Linha reta: tem uma única direção (vertical, horizontal e inclinada);

Vertical Horizontal Inclinada

Linha curva: muda de direção, obtendo uma forma harmoniosa, podendo ser côncava e convexa.

Côncava Convexa

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Linha quebrada ou poligonal: linha de diferentes posições, agressiva e forte.

Linha sinuosa: é composta de uma sequência de linhas curvas, sensação de ritmo.

Linha mista: linha que apresenta com todos os tipos de linhas.

Quanto à direção: Linha convergente: são as linhas que se dirigem a um só ponto.

Linha divergente: são as linhas que se afastam do mesmo ponto.

Linhas paralelas: são as que se deslocam mantendo a mesma distância entre si.

Vertical Horizontal Inclinada

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Linha pontilhada: mais transmite a idéia de movimento.

Linha mista: é composta de traços e pontos.

b) Volume, luz e sombra: são elementos mais dinâmicos, que ultrapassa a bidimensionalidade dos planos.

c) Cores: é sem dúvida o código visual mais importante. O primeiro a estudas as cores foi Isaac Newton (1642 -1727), analisando o espectro solar por meio de um prisma.

d)Formas geométricas: é encontrado em todos os elementos da natureza, sendo:

Quadrado Retângulo Triângulo Circulo

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e) Combinação de formas geométricas: é a combinação de todos os elementos da natureza em um único objeto:

1- Atividade: Com base na leitura do texto conceitual de Fotointerpretação, responda as questões a baixo.

1ª) Quais das missivas abaixo conceitua fotointerpretação. a.( ) –Corresponde a análise de imagens de satélites; b.( ) – É a técnica de visualizar imagens fotográficas; c.( ) –É a interpretação de imagens registrada em câmeras fotográficas; d.( ) – Interpretar quantitativamente e qualitativamente uma imagem; e.(x ) – Nem uma alternativa estar correta;

2ª) Quais das missivas abaixo corresponde a fotogrametria. a.( x ) – É a interpretação posicional e geométrica de um objeto; b.( ) –É a acurácia de medida de uma fotografia; c.( ) – Corresponde a interpretação qualitativa de um objeto; d.( ) – Na cartografia é o aspecto mais importante; e.( ) – As alternativas a e d estão corretas;

3ª) São exemplos de aspectos qualitativos e quantitativos de um objeto. a.( ) – Lagoa; 25.600 ml b.( ) –Árvore; galhada; c.( ) – Estrada; 2.500 Km de pavimento asfáltico; d.( ) – Árvore; (25º N; 32ºE) e.( x ) – As alternativas a, c e d estão corretas;

4ª) No campo da Engenharia Florestal a fotointerpretação é empregada. a.( ) – Como subsídio de projeto para estudo de recursos florestais; b.( ) –Como subsídios de projeto para projeto de inventário florestal; c.( ) – Como subsídios de projeto tropográfico de área desmatada; d.( ) – Na construção de dados cartografia para fins florestais; e.( x ) – Todas as alternativas estão corretas;

5ª) São exemplos de fatores guias no reconhecimento de superfícies terrestres para fins florestais. a.( ) – Tonalidade, densidade e floração; b.( ) –Topografia do terreno e geografia da área em estudo; c.( ) – Padrão, forma e qualitativa do objeto;

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d.( ) – Textura, resistência, cor, forma e altura; e.( x ) – Sombra, associação, textura, padrão, forma, tamanho, cor e tonalidade;

6ª) Refaça as fotos abaixo sinalizando a forma, efeitos de sombreamento e cores, com base nos elementos de interpretação estudado:

Foto 01

Foto -02

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Foto -03

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Foto -04

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Foto -05

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Foto -06

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Foto -07

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III – UNIDADE: SENSORIAMENTO REMOTO

1 - A radiação solar: Na origem do estudo da astronomia, o homem vem estudando o sol, já que ele foi desde a origem das civilizações foi tratado como um deus. Entretanto, somente nos últimos 500 anos que o homem começou a desvendá-lo.

Hoje, já sabemos que o Planeta Terra recebe do Sol uma carga de energia de aproximadamente 10 bilhões de Itaipus. O que é apenas uma ínfima parcela da luz e calor emitida por ele.

A importância do sol é tão grande para o nosso Planeta Terra, que podemos afirmar sem sombra de dúvida, que sem esta energia solar, não existiria vida. “A radiação solar é fonte de energia para todos os processos físicos-químicos e biológicos que ocorrem na superfície terrestre”. Para o sensoriamento remoto, á energia solar é base de todos os princípios em que se fundamenta essa tecnologia. No caso dos sistemas de sensores, a energia solar mantém sua permanência em orbita e seus sistemas em funcionamento.

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O sol é considerado uma estrela de quinta grandeza, constituído por uma massa gasosa, contendo cerca de 71% de hidrogênio e 26% de hélio. Sua superfície é denominada de fotosfera, cujo diâmetro aproximado é da ordem de 1,3914 x 10ⁿ km, (n = 6). Possui massa em torno de 1,99 x 10ⁿ kg, (n = 35) e uma temperatura superficial equivalente a 5.770°K e no seu núcleo da ordem de 15.000.000°K.

Essa altíssima temperatura provoca o desencadeamento de reações nucleares, transformando o hidrogênio em hélio, por meio da fusão de núcleos de hidrogênio em núcleos de hélio com perda de massa, que é compensada por emissão de energia.

Da fotosfera, que é a camada externa do sol, saem em direção ao cosmo verdadeira labaredas de gás hélio que chega a atingir até 400 mil quilômetros de distância, mas que retorna ao sol, por força gravitacional.

Neste processo ocorre liberação de energia que se propaga para o cosmo, através de pequenos pulsos ou feixes discretos de fótons – quanta (plural de quantum) – individuais. Fenômeno este estudado por Einstein, na teoria denominada de corpuscular - 1905.

2 - Efeito atmosférico: A natureza da radiação solar foi estudada por vários cientistas, dentre esses, podemos citar: Albert Einstein – 1905 (teoria corpuscular); Max Planck – 1900 (teoria dos corpos quentes luminosos); H.C. Oersted - século atual (relação entre eletricidade e campo magnético); Maxwell – começo do século atual (princípios matemáticos as teoria eletromagnética); entre outros.

A energia do sol se propaga pelo cosmo em linha reta, através de um campo eletromagnético em movimento ondulatório (teoria ondulatória). No que se entende que as “ondas são perturbações periódicas, ou oscilações de partículas ou do espaço, por meio das quais muitas formas de energia se propagam a partir de suas fontes”.

Esquema de uma onda eletromagnética: campo elétrico (E), campo magnético (M) e sentido de propagação ( C ).

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Hoje, sabemos que existem diversas denominações para as radiações eletromagnéticas, que variam de acordo com sua freqüência e o seu comprimento de onda. Essas diferentes radiações recebem denominações de:

Radiação gama: energia emitida por materiais radioativos e pelo sol, localizada antes do raio X, possui altas freqüências, por isso, é muito penetrante (alta energia). Na prática, tem aplicação na medicina (radioterapia) e nos processos industriais, principalmente na conservação de alimentos.

Raio X: radiação cuja freqüência de onda esta acima da radiação ultravioleta, ou seja, possuem comprimento de onda menores. São muito usadas em radiografias e em estudos de estruturas cristalinas de sódios. Os raios X provenientes do Sol são absorvidos pelos gases na alta atmosfera.

Raio ultravioleta (UV): é o conjunto de radiações compreendidas na faixa não visível. Estas radiações são muito produzidas durante as reações nucleares no Sol. No entanto ao atingir o topo da atmosfera terrestre, são quase que totalmente absorvidas pelo gás ozônio (O3).

Radiação visível (luz): é o conjunto de radiação eletromagnética compreendida na faixa visível (0,39 a 0,70 µm), que ao incidirem no sistema visual humano, são capazes de provocar uma sensação de cor no cérebro.

3 – A unidade de medida da radiação eletromagnética: é expressa em várias unidades, em função do comprimento de onda, para certas faixas do espectro eletromagnético e, da freqüência, para outras ondas.

No caso das radiações eletromagnéticas de comprimento de onda com dimensões muito pequenas, ou seja, aquelas radiações localizadas nas regiões do infravermelho, visível, ultravioleta, raios gama, etc., utilizam-se, como unidade de referência, os submúltiplos de metro (M), como o:

• Namômetro (1 nm = 10-ⁿ m, onde n=9); • Micrômetro (1 µm = 10-ⁿ m, onde n=6); • Angstrom (1Â = 10-ⁿm, onde n=10).

No caso da radiação com grandes comprimentos de onda, como ondas de rádios, a unidade de referência é dada em função da freqüência. Como unidade de referência, empregamos os múltiplos do Hertz. Assim temos:

• Quilohertz (1KHz = 10³); • Megahertz (1 MHz = 10ⁿ Hz, onde n=6); • Gigahertz (1 GHz = 10ⁿ Hz, onde n=9).

4- A interação da radiação solar com a atmosfera: As ondas eletromagnéticas do Sol atinge a atmosfera da Terra na ordem aproximada

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de 1.400 wm², o que equivale a 2,o cal cm-² min-¹ (Szeicz, 1974; Gardner et AL., 11985).

Do ponto de vista biológico, a atmosfera é indispensável para a vida na terra, pois dela depende a maioria dos seres vivos. Possui uma massa de gases que corresponde a 0,001% do total do planeta que age como filtro e protege a vida na terra e sua massa exerce uma pressão sobre a superfície de aproximadamente 101 kilopascal a nível do mar, mantendo o equilíbrio dos sistema na terra;

Entretanto, para o sensoriamento remoto, o estudo da atmosfera terrestre como um todo é fundamental, porque constitui um meio natural que interfere tanto na radiação incidente (irradiação) quanto na parte da radiação que é refletida (radiância) pelos alvos da superfície que, eventualmente, será coletada pelos sistemas sensores.

De acordo com Cruz (1997), existem cinco zonas atmosféricas, a saber: Troposfera: é a zona mais importante do ponto de vista biológico, porque é dela que depende a vida da maioria dos seres terrestres. É a camada que está em contato com a superfície, cuja espessura varia em função da latitude. Na linha do equador a troposfera atinge cerca de 15 a 18km e, nos pólos, cerca de 2 a 8 km de altura. Contem cercade 80% da massa total da atmosfera. É a camada que ocorre os fenômenos meteorológicos. Esta camada é limitada na parte superior pela tropopausa, cuja principal função é servir de “armadilha de frio” para as moléculas de água, impedindo que elas escapem para as camadas superiores.

Estratosfera: estende-se, a partir do final da tropopausa, podendo atingir uma altura aproximada de 30 km a partir da superfície terrestre. Nesta faixa o oxigênio é rarefeito e não existe umidade. A temperatura diminui de 40°C na parte inferior da camada par 2°C na parte superior.

Mesosfera: esta região inicia logo após a estratosfera e pode atingir até 80km acima da superfície terrestre. É uma região rica em ozônio. A temperatura é de cerca de 10°C na faixa inferior e de -90°C na parte superior. A composição dos gases na mesosfera é constante. Esta camada do ponto de vista do sensoriamento remoto, porque é importante porque é nela que ocorre a absorção de quase todas as radiações ultravioleta.

Ionosfera: é a região da atmosfera superior da Terra, estendendo-se aproximadamente até 600 km de altitude. O ar apresenta uma condutividade elétrica alta, em razão da separação das moléculas em íons e elétrons (ionização) pela radiação solar ultravioleta. É a faixa que reflete as ondas de rádios na faixa espectral. Já não reflete as ondas de rádio e de televisão de alta freqüência, por isso ela é realizada por satélites.

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Exosfera: é a zona mais externa da atmosfera, podendo chegar a 1.000 km ou mais de altura em relação à superfície da Terra. Nesta fase predomina o hidrogênio (o gás mais leve que se conhece). As temperaturas variam de 2.000°C, durante o dia, a -300ºC durante a noite. 5 - A redução da radiação solar: Entretanto quando a radiação solar penetra na atmosfera terrestre, sofre uma redução de energia causada pelo fenômeno de reflexão das ondas eletromagnéticas; pelo fenômeno do espalhamento e absorção destas ondas, pelos constituintes atmosféricos, por partículas diversas e nuvens.

A radiação solar que chega a superfície terrestre é atenuada cerca de 47% da incidente. A radiação que chega diretamente a superfície da terra é apenas de 19%, ou seja, cerca de 658 wm², o que equivale a 0,94 cal cm-² min-¹.

A radiação que volta para o espaço sideral corresponde a 37%, sendo 26% refletida pelas nuvens e 11% refletidas pela dispersão das partículas que se encontram na atmosfera.

Os gases e vapor d’água são responsáveis pela absorção de 1,6% da radiação. Desta forma somando as quantidades de radiação que voltaram para o espaço mais aquela que foi absorvida pelos gases e vapor de água, tem-se um total de 53% de perda de radiação global, o que corresponde z 1,06 cal cm-² min-¹. Assim, do total que chega ao topo da atmosfera somente 47% atinge a superfície terrestre. Esta radiação recebe o nome de radiação global (Rg) e equivale, em média, a 0,94cal cm-² min-¹.

6- O espalhamento desta radiação: é um processo físico que resulta da absorção de ondas eletromagnéticas, por partículas existentes nas suas trajetórias, ao penetrarem na atmosfera terrestre. Essa obstrução pode ser tanto da energia incidente quanto da energia reirradiada (refletida). Na atmosfera, as partículas responsáveis pelo espalhamento de energia apresentam tamanhos variáveis. Há desde moléculas de gases naturais até grandes gotas de chuva e partículas de granizo.

A intensidade e a direção do espalhamento dependem da razão entre os diâmetros das partículas presentes na atmosfera e o comprimento de onda da energia eletromagnética incidente e/ou reirradiada. As partículas presentes na atmosfera são: fumaça, bruma (0,001 a 0,5m); Fumos industriais (0,5 a 50m); poeira (1 a 5m); neblina, nuvens (2 a 30m); névoa (20 a50m); garoa (50 a 200m) e chuva (200 a 2000m).

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De acordo com os tamanhos das partículas, podem ocorrer três tipos de espalhamento: molecular, ou Rayleihg; Mie; e não-seletivo.

Espalhamento Molecular ou Rayleigh: Quando o diâmetro das partículas e o comprimento da onda eletromagnética é menor que 1; O espalhamento é isotrópico, ou seja é simétrico a direção da onda incidente e a intensidade; É produzido pelas moléculas de gases constituintes da atmosfera.

Obs: Este tipo de espalhamento explica a sensação visual azulada do céu durante o dia e a avermelhada no crepúsculo e por do sol.

Espalhamento Molecular ou Rayleigh: Quando o diâmetro das partículas e o comprimento da onda eletromagnética é menor que 1; O espalhamento é isotrópico, ou seja, é simétrica a direção da onda incidente e a intensidade; É produzido pelas moléculas de gases constituintes da atmosfera.

Obs: Este tipo de espalhamento explica a sensação visual azulada do céu durante o dia e a avermelhada no crepúsculo e por do sol.

Espalhamento não seletivo: Ocorre quando o tamanho das partículas na atmosfera deixa de ter influência no espalhamento. A energia é espalhada sem desvio, ou seja, independente do comprimento da onda e preferencialmente para frente.

Obs: Este tipo de espalhamento é responsável pela cor branca das nuvens

7- A absorção da radiação solar se dar por dois processos: a dissociação e fotoionização na alta atmosfera, e por vibração e transição rotacional de moléculas. No primeiro caso, tem-se a absorção da radiação nas faixas dos raios X e do Ultravioleta (UV). No segundo caso, a absorção na região do Infravermelho. Na região do visível, a absorção da radiação é muito pequena.

As radiações do espectro eletromagnético, para as quais a radiação não é absorvida, ou seja, a atmosfera é transparente, são denominadas de “janelas”.

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A curva espectral de radiação de energia solar e da terra e janelas atmosféricas, representadas pelas cores roxa (uv), amarela (na região do visível), vermelha (infravermelho) e marrom (microndas).

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