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Detecção remota: fundamentos

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Detecção remota: fundamentos. Interacção da radiação electromagnética com a matéria. Formas de interacção. Absorção Reflexão Transmissão. A energia radiante incidente que atinge um objecto pode ser decomposta na soma da energia reflectida, da energia absorvida e da energia transmitida.

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detec o remota fundamentos

Detecção remota: fundamentos

Interacção da radiação electromagnética com a matéria

formas de interac o
Formas de interacção
  • Absorção
  • Reflexão
  • Transmissão

A energia radiante incidente que atinge um objecto pode ser decomposta na soma da energia reflectida, da energia absorvida e da energia transmitida.

absort ncia reflect ncia e transmit ncia
Absortância, reflectância e transmitância

EI(λ) é a energia radiante incidente sobre o objecto para um certo c.d.o. λ. A decomposição é dada por

EI(λ)=ER(λ)+EA(λ)+ET(λ).

e depende das propriedades físicas do objecto e da geometria de iluminação e de visão.

Divindindo as componentes pela energia incidente obtemos

1=aλ+ρλ+τλ

em que aλ,ρλ,τλsão designados por absortância, reflectância e transmitância.

tipos de superf cies reflectoras
Tipos de superfícies reflectoras

Os dois casos extremos são os dos reflectores especulares e dos reflectores difusos (lambertianos).

Se o comprimento de onda da radiação for inferior às variações na rugosidade e à dimensão das partículas da superfície reflectora, a reflexão é predominantemente difusa.

[LK94]

interac o da radia o com a atmosfera
Interacção da radiação com a atmosfera

O efeito atmosférico consiste em:

  • Absorção: absorção pelas partículas da atmosfera
  • Dispersão: alteração da direcção de propagação da radiação
efeito da absor o
Efeito da absorção

A absorção deve-se essencialmente ao efeito do vapor de água,

dióxido de carbono e ozono. A consequência mais nítida em Detecção Remota é que a atmosfera é praticamente impermeável a certas gamas de comprimento de onda.

[Jen96]

efeito da dispers o atmosf rica
Efeito da dispersão atmosférica

Principais tipos de dispersão:

  • Rayleigh: provocada por partículas de dimensão molecular
  • Mie: provocada por partículas em suspensão (aerossol atmosférico)

Distinguem-se efeitos da atmosfera em função da dimensão das partículas da atmosfera que os causam e das bandas de c.d.o. que são afectadas.

dispers o de rayleigh
Dispersão de Rayleigh

O efeito de dispersão de Rayleigh é causado pelas moléculas com diâmetro inferior ao c.d.o. e é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda.

Por exemplo, a dispersão causada pela atmosfera na banda do verde (0.5 a 0.6µm) é aproximadamente 4 vezes superior à difusão no infravermelho próximo (0.7 a 0.8 µm).

dispers o de mie
Dispersão de Mie

O efeito de dispersão de Mie também depende, mas de uma forma menos acentuada do que a dispersão de Rayleigh, do c.d.o.

As partículas que o causam são essencialmente poeiras, vapor de água e outros aerossois.

A dispersão de Mie depende de características físicas dessas partículas como a dimensão, forma, índide de refracção, concentração, ...

compara o dos efeitos de rayleigh e mie para c d o s na regi o do vis vel e do iv pr ximo
Comparação dos efeitos de Rayleigh e Mie para c.d.o.’s na região do visível e do IV próximo

[Jen96]

n vel radiom trico e reflect ncia
Nível radiométrico e reflectância

O valor na imagem de satélite (nível radiométrico) depende de:

  • reflectância do elemento do terreno
  • banda espectral
  • irradiância solar na superfície do elemento do terreno
  • transmitância da atmosfera na direcção do sensor
  • radiância da atmosfera
  • radiância total que chega ao sensor e parâmetros do sensor

Simplificando o modelo, pode aceitar-se que existe uma relação linear entre nível radiométrico e reflectância da superfície

interac o da radia o com a vegeta o
Interacção da radiação com a vegetação
  • A clorofila absorve mais na região do azul e do vermelho (com picos de absorção em aproximadamente 0.43-0.45 e 0.64-0.67 µm) do que no verde (pico de reflexão em 0.54 µm aproximadamente)
  • O stress hídrico causa uma diminuição do teor de clorofila e um aumento de reflectância na região do vermelho.
  • A estrutura interna das folhas causa um pico de reflectância na região do IV próximo (de 0.7 a 1.3 µm) com valores próximos de 45 a 50%. A reflectância aumenta nessa região do espectro com o número de camadas de folhas.
  • Teor em água. Na região do IV médio existem picos de absorção em 1.4, 1.9 e 2.7 µm aproximadamente, causados pela presença de água nas folhas. O aumento do teor de água nas folhas provoca uma diminuição de reflectância.
  • Índice de área foliar. Consequentemente, a reflectância de um coberto verde depende fortemente do índice de área foliar.
slide16

Absorção pela

clorofila e

outros pigmentos

[Jen00]

efeito da senesc ncia
Efeito da senescência

Zonas de

absorção

da clorofila

[Chu00]

efeito das fases do ciclo vegetativo
Efeito das fases do ciclo vegetativo

Imagens em falsa cor

(a reflectância no IV próximo

é representada por vermelho)

[Jen00]

interac o da radia o com o solo
Interacção da radiação com o solo
  • A rugosidade do solo causa em geral um aumento de reflectância.
  • O aumento do teor de matéria orgânica está associado a uma diminuição da reflectância.
  • O aumento do teor de água do solo provoca uma diminuição de reflectância
interac o da radia o com a gua
Interacção da radiação com a água
  • A água não reflecte radiação para c.d.o. acima da região do visível
  • A existência de sedimentos na água provoca um aumento da reflectância.
  • O aumento do teor de clorofila na água provoca uma diminuição de reflectância na zona do azul e um aumento na zona da verde
assinaturas espectrais n veis radiom tricos no sensor de alguns tipos de coberto
Assinaturas espectrais (níveis radiométricos no sensor) de alguns tipos de coberto

[Chu00]

IV médio

visível

IV prox

ad