Princípios físicos do sensoriamento remoto

Revisão aula anterior

O que é sensoriamento remoto?

1. coleta de dados
2. sem contato físico
3. sem participação do ser humano
4. radiação eletromagnética ou energia luminosa
5. sensores, equipamentos e plataformas

Conjunto de operações focadas na obtenção de dados provenientes da INTERAÇÃO DA ENERGIA LUMINOSA OU RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (ONDAS QUE ULTRAPASSAM NO VÁCUO) sobre alvos (fontes de dados) na superfície terrestre, realizado SEM CONTATO FÍSICO COM A ÁREA DE INTERESSE, por meio de SENSORES REMOTOS, EQUIPAMENTOS PARA PROCESSAMENTO E TRANSMISSÃP DE DADOS E PLATAFORMAS, e SEM QUE O SER HUMANO SEJA PARTE ESSENCIAL DO PROCESSO, e SEM CONTATO FÍSICO COM A ÁREA DE INTERESSE.

O que é sensor remoto?

Equipamento capaz de coletar a luz/energia que reflete do alvo, armazená-la, processá-la e convertê-la em sinal passível de registro e apresentá-lo em forma adequada ao seu processamento (gráficos, imagens, dados numéricos etc).

Reflexão de cores e comprimento de ondas

Por que enxergamos o mar, a Terra e a água com a cor azul?

• Absorção e Espalhamento: A luz do sol é branca, mas na verdade é uma mistura de todas as cores do arco-íris. Quando a luz atinge o mar, a água absorve as cores com comprimentos de onda mais longos, como vermelho, laranja e amarelo. As cores com comprimentos de onda mais curtos, como o azul, são espalhadas em todas as direções. É por isso que vemos o mar azul!
• Profundidade: Quanto mais profunda a água, mais azul ela parece, porque mais luz azul é espalhada de volta para nossos olhos.
• Reflexo do céu: Em águas rasas ou calmas, o reflexo do céu azul também contribui para a cor que vemos.

Sensores ativos x passivos

• ativos: produzem sua própria energia, funcionando bem mesmo sem a luz do sol
  • ex: Radar, Lidar, estúdio de foto fechado com fundo branco
    • com um comprimento de onda muito grante, consegue detectar
• passivos:
  • ex: Drones

Radiação solar x radiação eletromagnética

• Radiação solar: é a radiação eletromagnética emitida pelo Sol. Ela é composta por diferentes tipos de radiação, incluindo: Luz visível: é a parte da radiação solar que podemos enxergar. Infravermelho: é responsável pela sensação de calor que sentimos do Sol. Ultravioleta: é a radiação que causa o bronzeamento e pode ser prejudicial à saúde em excesso.
• Radiação eletromagnética: é uma forma de energia refletida pelo alvo que se propaga no vácuo, ou pelo espaço, na velocidade de luz (aproximadamente 300.000 km/s ou 3×10^8 m/s), em forma de ondas. Essas ondas são formadas por campos elétricos e magnéticos que oscilam perpendicularmente um ao outro.

A natureza da radiação eletromagnética

• Isaac Newton (séc XVII) – Teoria corpuscular da luz
  • luz seria transmitida de forma linear, carregada de elétrons e que reflete na mesma angulação
• Christiaan Huygens (sec XIX) – A era das ondas
  • a luz se propagava como uma onda, e conseguia explicar os fenômenos que a teoria corpuscular não explicava. mostrou a refração e refração cruzada aumenta a intensidade da onda
  • o que é onda: só transporta energia dos objetos, sem transportar matéria
    • Comprimento de onda (λ): É a distância entre dois pontos equivalentes em uma onda, como a distância entre duas cristas ou dois vales.
      • Velocidade (v): A velocidade de uma onda é a distância que ela percorre em um determinado tempo. Ela está relacionada com o comprimento de onda e a frequência pela seguinte fórmula: v = λf. Ou seja, a velocidade é igual ao comprimento de onda multiplicado pela frequência.
      • Período (T): É o tempo que a onda leva para completar um ciclo (uma oscilação completa). O período é o inverso da frequência: T = 1/f.
    • Amplitude (A): É a distância entre o ponto de equilíbrio da onda (a linha horizontal) e o ponto mais alto (crista) ou mais baixo (vale). 📏 É como medir a “altura” da onda.
    • Frequência (f): É o número de oscilações completas (ciclos) da onda que ocorrem em um determinado intervalo de tempo, geralmente um segundo. ⏱️ É como contar quantas “montanhas” ou “vales” passam por um ponto fixo em um segundo. A unidade de medida da frequência é o Hertz (Hz).

Curiosidade: Ondas gama e a energia nuclear
As ondas gama são um tipo de radiação eletromagnética, assim como a luz visível e as ondas de rádio. Mas, ao contrário da luz que podemos ver, as ondas gama são invisíveis e possuem alta energia e frequência. Imagine o espectro eletromagnético como um piano: as ondas de rádio são as notas graves, a luz visível está no meio, e as ondas gama são as notas mais agudas, com a maior energia! A energia nuclear é a energia armazenada no núcleo dos átomos. Essa energia pode ser liberada por meio de reações nucleares, como a fissão e a fusão, que produzem ondas gama. ☢️ As usinas nucleares utilizam a fissão nuclear para gerar eletricidade, enquanto as bombas atômicas utilizam a fissão ou a fusão para fins militares.

• Einsten (XX) – Dualidade Onda-Partícula
  • a luz tinha uma natureza dual: ela se comportava como onda e como partícula, dependendo do fenômeno observado

Como a radiação eletromagnética interage com a matéria?

Ao incidir sobre um corpo, a radiação eletromagnética (REM) pode sofrer:

• reflexão: parte da luz é refletida por uma superfície ou objeto
  • sensor capta reflexão:
• absorção: parte da luz é absorvida por uma superfície ou objeto
  • sensor capta reflexão:, quando absorve tudo…
• transmissão: a luz atravessa uma superfície ou objeto
  • o que passa através da água (natural) e vidro (artificial)

• Plantas saudáveis refletem G (verde) e absorvem R (vermelho)
• Plantas doentes refletem R (vermelho) e absorvem B (azul)

O que interfere na assinatura espectral?

• nível de aquisição de dados: altitutde da plataforma. sendo terrestre, aéreo ou orbital;
• método de aquisição de dados: forma de detecção, transformação e processamento do sinal recebido pelo sensor;
• condições intrínsecas ao alvo: diferentes estados da água respondem de formas diferentes;
• condições ambientais: variações externas ao alvo;
• condições atmosféricas: a REM pode ser absorvida, refletida ou espalhada pela atmosfera.

Interferência da atmosfera sobre o Sensoriamento Remoto (SR)

• refração (),
• espalhamento e
• absorção (água, vapor, ozonio, carbono, metano, gee)