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Programas espaciais de observação da Terra: Onde estamos, para onde vamos?

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EATUS, AGOSTO 2005. Programas espaciais de observação da Terra: Onde estamos, para onde vamos?. Objetivo da Palestra. “Como transformar o que é cientificamente possível e tecnologicamente viável no que é operacionalmente praticável” O que é científicamente possível?

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Presentation Transcript
objetivo da palestra
Objetivo da Palestra
  • “Como transformar o que é cientificamente possível e tecnologicamente viável no que é operacionalmente praticável”
  • O que é científicamente possível?
  • O que é tecnologicamente viável?
  • O que é operacionalmente práticavel?
  • Discutir sobre possíveis direções nos programas espaciais de Sensoriamento Remoto
quatro tem ticas
Quatro Temáticas
  • Quão amadurecida está a tecnologia de SR? O que pode ser operacional?
  • Quais são as limitações tecnológicas de projetos de satélites? Como elas afetam o futuro dos programas espaciais?
  • Como irá evoluir a relação público-privada em SR?
  • Qual a pergunta fundamental do SR para os próximos 20 anos?
qu o amadurecido est o sr
Quão amadurecido está o SR?
  • Conjectura 1: O SR óptico está amadurecido o suficiente para podermos saber:
    • Os requisitos das principais aplicações;
    • As aplicações que podem ser operacionais;
    • O papel do SR na gestão da informação ambiental;
    • Os compromissos de projeto de sensores (configuração de bandas espectrais).
qu o amadurecido est o sr1
Quão amadurecido está o SR?
  • Conjectura 2: A teoria e prática de processamento digital de imagens SR ópticas multiespectrais estão bem estabelecidas
    • Facilita muito o aprendizado
  • Contribuições nos últimos 10 anos
    • Modelo de mistura
    • Segmentação e classificação por regiões
    • Interferometria SAR
    • Registro automático
    • Interfaces mais amigáveis
compara o entre segmentadores
Comparação entre Segmentadores

A comparison of segmentation programs for high resolution remote sensing data, G. Meinel, M. Neubert, ISPRS Congress, 2004

qu o amadurecido est o sr2
Quão amadurecido está o SR?
  • Conjectura 3: O conhecimento em SR por microondas já nos permite dizer:
    • Que tipos de aplicação são mais adequadas ao uso de SAR
    • Quando a geometria (forma, rugosidade,...) do alvo é importante (SAR) e quando precisamos de medir radiação solar refletida (óptico)
  • Conjectura 4: Temos um desafio: qual o papel do SAR orbital polarimétrico?
requisitos operacionais desmatamento
Requisitos operacionais: Desmatamento

Poderíamos falar de diferentes escalas de mapeamento...

slide14

Revisita (dias)

  • Metodologia de avaliação:
  • Gráfico resolução x revisita (log-log)
  • Envelope da Aplicação
  • Verifique que sensores atenderiam estes requisitos

100

20

20

10

10

100

1000

1

Resolução (m)

tr s dimens es operacionais
Três dimensões operacionais
  • Detecção
    • Atividade de revelar a existência de eventos
    • Requer informação oportuna e de rápida difusão
  • Mapeamento
    • Representar o fenômeno espacial com acurácia de medida de extensão (área)
  • Identificação
    • Distinguir objetos individuais no terreno que sejam característicos do fenômeno estudado
requisitos operacionais desmatamento1
Requisitos operacionais: Desmatamento

DETER

PRODES

Corte seletivo

slide17

Revisita (dias)

Desmatamento

IKONOS-1

QBIRD

IRS

PAN

100

Mapeamento

Nova geração

CBERS

CB3

PAN

TM

10

Identificação

AWFI

MODIS

1

Detecção

Resolução (m)

10

100

1000

1

slide19

Múltiplas Datas

Guará - Junho

Guará - Janeiro

slide20

Revisita (dias)

Agricultura

IKONOS

QBIRD

Nova geração

IRS

PAN

100

CBERS

CB3

PAN

TM

10

Identificação

AWFI

MODIS

Mapeamento

Detecção

1

Resolução (m)

10

100

1000

1

como ter aplica es operacionais em agricultura
Como ter aplicações operacionais em Agricultura?
  • Mapeamento acurado necessita de revisita rápida
    • 10 m de resolução (3 bandas) com revisita de 5 dias
    • Este tipo de satélite não existe hoje
    • Dificilmente um único satélite atenderá a estes requisitos
  • Agricultura necessita de uma constelação de satélites operando de forma cooperativa
requisitos operacionais reas urbanas
Requisitos operacionais: Áreas Urbanas

Se dT é maior podemos usar menor resolução (classe Landsat/CBERS)

Para detectar mudanças...

slide23

Revisita (dias)

IKONOS

QBIRD

Nova geração

IRS

PAN

100

Áreas Urbanas

CBERS

CB3

PAN

TM

Ident.

Mapeam.

Detecção

10

AWFI

MODIS

1

Resolução (m)

10

100

1000

1

imagens de sat lite em reas urbanas
Imagens de Satélite em Áreas Urbanas
  • Forte competição satélite – aerolevantamento
  • Empresas de aerolevantamento - vantagens
    • Custos menores que imagens de satélite
    • Melhor resolução (15 – 30 cm)
    • Cliente tem propriedade dos dados
    • Serviço inclui criação BD integrado
  • Mercado interno EUA
    • Empresas de aerolevantamento tem mantido fatia de mercado
slide29

Revisita (dias)

Inteligência Militar

IKONOS

QBIRD

Nova geração

IRS

PAN

100

CBERS

CB3

PAN

TM

10

Ident.

Mapeam.

Detecção

AWFI

MODIS

1

Resolução (m)

10

100

1000

1

slide32

Revisita (dias)

Óleo no Mar

IKONOS

QBIRD

Nova geração

IRS

PAN

100

CBERS

CB3

PAN

TM

10

AWFI

Mapeam.

MODIS

RS-1

ENVISAT

1

Ident.

Detecção

Resolução (m)

10

100

1000

1

panorama internacional
Panorama internacional

Diferentes alternativas de satélites

  • Alta resolução espacial (IKONOS, QuickBird, EROS)
    • Classe IKONOS
  • Média resolução espacial (CBERS, LANDSAT, IRS, SPOT)
    • Classe LANDSAT
  • Alta resolução temporal (WFI)
  • Alta resolução temporal, alta resolução espectral (MODIS, MERIS)
    • Classe MODIS
  • Micro-ondas (RADARSAT, ENVISAT, ALOS/PALSAR)
    • Classe RADARSAT
    • Classe MAPSAR (LightSAR)
limita es tecnol gicas taxa de transmiss o
Limitações tecnológicas: Taxa de transmissão
  • Hoje
    • IKONOS-2 – 0.5 m x 14 km swath = 600 Mb/s (com compressão)
    • CBERS-2 – 20 m x 120 km swath (3b) – 150 Mb/s
  • Quais os limites da tecnologia atual?
    • Hipóteses = limite de 1. Gb/sec, melhoria de 50% na compressão
    • Como ficaria um sensor de faixa larga (960 km) com média resolução (20 m) e 3 bandas?
      • 20 m x 960 km swath (3b) x 2/3 = 800 Mb/s
conjecturas preliminares
Conjecturas preliminares
  • Necessidades operacionais
    • Desmatamento – pelo menos 2 satélites
    • Agricultura – pelo menos 3 satélites
    • Óleo no Mar – pelo menos 2 satélites
  • Consequências
    • SR operacional requer combinação de diferentes satélites e sensores
slide42

Coordinating Earth Observing Systems

Capabilities

Vantage Points

L1/HEO/GEO TDRSS & Commercial

Satellites

Far-Space

Permanent

LEO/MEO Commercial Satellites and Manned Spacecraft

Near-Space

Airborne

Aircraft/Balloon Event Tracking and Campaigns

Deployable

Terrestrial

User

Community

Forecasts & Predictions

porque sensoriamento remoto
Porque Sensoriamento Remoto?
  • Quando precisamos de informação consistente para todo o planeta.
  • Quando precisamos monitorar uma grande área de forma sistemática, confiável e independente.
  • Quando precisamos coletar informação em locais de acesso difícil ou restrito.
  • Quando há uma uma necessidade de obter informação rapidamente sobre eventos cuja localização e ocorrência são imprevisíveis.
  • Sensoriamento Remoto serve ao “bem público”

FONTE: John McDonald (EOBN 2002)

setor p blico e geoinforma o
Setor Público e Geoinformação
  • Produção de Informação Básica
    • Cartografia sistemática
  • Programas Espaciais
    • LANDSAT, SPOT, CBERS
  • Financiamento à Pesquisa Básica e Aplicada
    • Pós-graduação, tecnologias software livre
  • Contratação de produtos e serviços
    • Demanda 70% dos serviços de empresas privadas
  • Regulação do setor privado
    • “US National Remote Sensing Policy”
    • Legislação brasileira (PL 3587)
setor privado e geoinforma o
Setor Privado e Geoinformação

Fonte: Frost e Sullivan (2003)

mercado comercial de imagens
Mercado Comercial de Imagens

Fonte: Boz Allen (1999)

rela o p blico privada em sensoriamento remoto
Relação Público-Privada em Sensoriamento Remoto
  • Satélites de Sensoriamento Remoto (> 2m de resolução)
    • Setor público é financiador e comprador de dados
    • Ex.: SPOT
  • Satélite de Alta Resolução
    • Setor público é pelo menos o principal comprador (80%)
    • Ex: contratos NGA com Digital Globe e OrbImage (US$ 500 M)
territ rios digitais e geodados p blicos
Territórios Digitais e Geodados Públicos
  • Exemplos
    • Censo IBGE
    • Bases cadastrais municipais
    • Aerolevantamento
    • Imagens de satélite
  • Desafio
    • Sem geodados públicos, não existirão territórios digitais
geodados p blicos quest es chave
Geodados Públicos: Questões Chave
  • Se os dados públicos valem tanto, qual o preço justo a cobrar?
  • Quais os direitos de autor associados aos geodados públicos?
  • Como as informações derivadas geradas pelo setor privado afetam os direitos de autor?
  • Que direitos devem ter os cidadãos e os consumidores sobre os geodados?
impacto econ mico de pol ticas p blicas
Impacto Econômico de Políticas Públicas
  • Fonte: “Commercial Exploitation of Europe’s Public Sector Information”
    • PIRA International, 2001 (sob contrato da União Européia)
pol tica nacional de infraestrutura de dados geogr ficos
Política Nacional de Infraestrutura de Dados Geográficos
  • Estender os direitos do consumidor à área de geoinformação
  • Dados geográficos como “bem público”
  • Custo dos geodados públicos associado apenas aos custos de reprodução
  • Garantir ao cidadão o livre acesso aos geodados que lhe dizem respeito
  • Incentivar a geração de valor agregado
pol tica de distribui o do inpe
Política de Distribuição do INPE
  • Imagens CBERS e Dados Históricos LANDSAT
    • Disponíveis sem custo na Internet
    • 53.000 imagens distribuídas em 2004
    • 100000+ imagens distribuidas
  • Dados sobre a Amazônia
    • Disponíveis na Internet
  • Tecnologia de geoinformação
    • Software livre
cbers ground station in brazil
CBERS Ground Station in Brazil
  • Developed by Brazilian company and INPE
    • Major cost saving
  • User-centered design
    • User requests products in a web interface
    • Products are generated automatically
    • User can download products via FTP
  • Efficiency and scalability
    • Based on low-cost Linux PCs
    • Totally automated, no operator intervention
data policy for cbers
Data Policy for CBERS
  • The downlink data is open to any country or organization.
  • The data downlink for CBERS will be carried out through a ground station.
  • China and Brazil may, in a few special cases, upon mutual consultation, decide on the transfer of data free of charge.
  • The revenues resulting from the distribution of CBERS data will be equally shared between China and Brazil.
policy for cbers international data downlink
Policy for CBERS International Data Downlink
  • Access fee is charged on a LANDSAT-like basis
    • One flat annual fee for complete access to all data in the antenna’s footprint
  • Distribution in areas within the antenna’s footprint is the responsibility of the ground station operator
  • There is no additional charge for image distribution
  • Ground station operators are encouraged to distribute CBERS data free of charge on the Web
qual a pergunta fundamental do sr
Qual a pergunta fundamental do SR?
  • Conjectura: A questão fundamental é determinar o papel do SR na gestão de informação ambiental e urbana
  • Precisamos de gestores de informação com conhecimentos fundamentados em SR
melhorando os benef cios da observa o da terra
Melhorando os benefícios da Observação da Terra
  • Identificar a “cadeia” de informação
  • Exemplo: processo de desmatamento

Cobertura

de Terra

Estrutura

de Propriedade

Padrão

Socio-econom

Informaçao

Imagem

Dados

Cadastrais

Dados

Censo

o brasil n o conhece o brasil
“O Brasil não conhece o Brasil”

Planisfério de Cantino (cerca 1510)

o brasil n o conhece o brasil1
“O Brasil não conhece o Brasil”
  • Como conhecer o Brasil sem conhecer os territórios brasileiros?
  • Como combater a exclusão social, sem saber aonde estão os excluídos?
  • Como restringir o desmatamento na Amazônia, sem identificar os fatores que impulsionam o processo?
slide66

Hic sunt leones et dragones

fonte: Carlos Nobre

qual o papel do sr na constru o dos territ rios digitais
Qual o papel do SR na construção dos Territórios Digitais?
  • Dados recentes sobre uso e cobertura da terra
  • Histórico de mudanças na paisagem
  • Capacidade de capturar diferentes comportamentos espectrais de alvos
podemos conhecer o passado
Podemos conhecer o passado….

Estimativa do Desmatamento da Amazônia (INPE)

dynamic spatial models
Dynamic Spatial Models

f (It)

f (It+1)

f (It+2)

f ( It+n )

F

F

. .

“A dynamical spatial model is a computational representation of a real-world process where a location on the earth’s surface changes in response to variations on external and internal dynamics on the landscape” (Peter Burrough)

dynamic spatial models1

Forecast

tp + 10

Calibration

Calibration

Dynamic Spatial Models

tp - 20

tp - 10

tp

Source: Cláudia Almeida

trilhando as novas fronteiras
Trilhando as Novas Fronteiras
  • “O território é o dado essencial da condição da vida cotidiana” (Milton Santos)
  • Territórios digitais são fronteiras do conhecimento e inovação
  • Precisamos dos territórios digitais para retomar o controle dos territórios reais