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LANDSAT 1, 2 e 3 | LANDSAT 4 e 5 | SPOT | KVR-1000 | IKONOS

Sistemas de satélites

As radiações do espectro visível e do infravermelho próximo podem ser registradas pelos sistemas passivos do sensoriamento remoto com métodos fotográficos, de TV e de varredura ("scanners"). Esses sistemas registram a radiação eletromagnética que é refletida ou emitida pelos alvos terrestres. Enquanto os métodos fotográficos e de TV são limitados ao intervalo de 0,4 a 0,9 mm, a técnica de varredura permite o registro de imagens nos comprimentos de onda do ultravioleta até o infravermelho térmico (0,3 - 14,0 mm). A radiação refletida e/ou emitida pela superfície terrestre atravessa o sistema óptico do "scanner" e é focalizada sobre os detectores. Estes transformam a radiação em sinais elétricos que são gravados em fita magnética. Um "scanner" multiespectral pode gravar sinais provenientes de vários intervalos de comprimento de onda. A Tabela 3 mostra alguns dos satélites de observação terrestre, dos primeiros lançamentos até os atuais.

Tabela 3 Lista de alguns satélites de observação terrestre operacionais (Fonte: Bodechtel,).

LANDSAT

LANDSAT 1, 2 e 3

O primeiro satélite da série LANDSAT, antigamente ERTS (Earth Resource Technology Satellite), foi lançado em julho de 1972 para experiências em processamento de imagens satélites e, especialmente, para interpretação das informações multiespectrais sobre aspectos agrícolas, florestais, oceanográficos e geológicos. A escolha das bandas e da resolução espacial foi feita em função das exigências multidisciplinares. O sensor Multispectral Scanner (MSS) dos satélites LANDSAT 1 a 3 registraram, até 1983, mais de 1,3 milhões de imagens. Cada imagem cobre uma área de 185 a 185 km, em 3 ou 4 bandas diferentes (Figura A-6). No LANDSAT 3 foi instalado mais um canal na faixa do infra vermelho térmico (TIR), que possui uma resolução espacial de 240 m em nadir.

A configuração da órbita dos satélites LANDSAT 1, 2 e 3 foi estabelecida de tal modo que a cada 18 dias eles passassem sobre uma mesma região da superfície terrestre (Figura A-7). O ângulo de inclinação da órbita do satélite em relação ao plano do equador de 99º11' fazia que ele descrevesse uma órbita quase polar em torno da Terra, garantindo o imageamento entre as latitudes de 81º N e S. Esta inclinação também garantia que a órbita fosse heliossíncrona. A altitude da órbita era de 917 km e sua duração era de 101 min.

Outra característica importante é que o plano de órbita desloca-se em torno da Terra à mesma velocidade do deslocamento da Terra em relação ao Sol. Desta forma, cada vez que o satélite cruza o equador em órbita descendente, o faz no mesmo horário local, durante todo o ano. O horário médio de passagem dos satélites da série LANDSAT 1 a 3 pelo equador é 9:30 h, variando conforme a longitude.

Figura A-6 Esquema de funcionamento do sensor MSS (Fonte: NASA LANDSAT Data Handbook)

Figura A-7 As órbitas diárias dos satélites LANDSAT 1, 2 e 3.

LANDSAT 4 e 5


O LANDSAT 4 foi lançado em julho de 1982 e faz parte da segunda geração dos sistemas passivos de alta resolução. Em fevereiro de 1983 o canal de transferência dos dados deixou de ser usado. Por isso, o LANDSAT 4 foi substituído pelo idêntico LANDSAT 5, que foi lançado em 1° de março de 1984 e continua sendo operacional até hoje. Em setembro 1994, a NASA lançou o LANDSAT 6, mas o satélite caiu e nunca entrou em fase operacional. O lançamento do LANDSAT 7 está previsto para 1999. Os LANDSAT 4 e 5 são dotados com dois sistemas de "scanners": o antigo MSS, para fazer comparações das imagens dos LANDSAT 1 a 3 e um "scanner" mais desenvolvido, o Thematic Mapper (TM) (Figura A-8). Em comparação com o MSS, o TM é caracterizado por uma resolução espacial de 30 m e de 120 m, no canal térmico (no MSS, 80 m e 240m) e um intervalo menor entre seus canais. O LANDSAT 5 tem uma órbita quase polar e heliossíncrona, numa altitude média de 705,3 km e uma inclinação de 98,2°. Para percorrer uma órbita, o LANDSAT 5 precisa de 99 minutos, o que significa que faz, em um dia, 14,5 órbitas. Em 16 dias, o LANDSAT 5 cobre toda a Terra. A passagem pelo equador ocorre às 9:45 h (hora local). Suas imagens apresentam uma resolução radiométrica de 8 bits (256 níveis de cinza).		Figura A-8 Esquema de aquisição de imagens do sensor LANDSAT TM.

SPOT


O CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) desenvolveu o satélite SPOT e o lançou em fevereiro de 1986. O SPOT transporta dois instrumentos sensores: o sensor multiespectral HRV (High Resolution Visible) e o sensor pancromático (PAN). O HRV registra imagens em 3 bandas espectrais (0,50 - 0,59 mm, 0,61 - 0,68 mm, 0,79 - 0,89 mm), com resolução espacial de 20 m; enquanto o sensor pancromático registra imagens em uma banda que abrange todo espectro visível (0,40 - 0,73 mm), com resolução espacial de 10 m. A altitude da órbita varia entre 815 e 829 km com uma inclinação de 98,7°. A duração da órbita é de 101 minutos, o que resulta em 14,25 órbitas por dia. A passagem do satélite pelo equador ocorre às 10:30 h (hora local) numa órbita descendente (Figura A-9).		Figura A-9 As órbitas diárias do satélite SPOT.


Figura A-10 A taxa de repetição do sistema SPOT HRV (Fonte: Kronberg, 1985, p. 143).		O sensor pancromático utiliza 3000 detectores para cada linha de varredura e o sensor multiespectral, 6000 detetores (Kronberg, 1995). Uma limitação criticável na operacionalidade dos satélites de sensoriamento remoto é a baixa freqüência de passagens. No entanto, o SPOT possibilitou o aumento na freqüência de imageamento de 26 para 5 dias, já que foi implementada a capacidade de movimentação do espelho de varredura (Figura A-10).

A partir do centro de controle terrestre, a posição do espelho de varredura pode ser mudada em um ângulo de até 27° nos dois sentidos. Assim, o SPOT possibilita que se observe uma faixa de terreno com largura de 475 km e diminua, com esta função, a freqüência de imageamento de 26 para 5 dias (Figura A-11).

A largura de faixa imageada varia de 60 km, na visada nadir por uma das câmaras HRV, a 80 km, numa visada inclinada em 27º.

Figura A-11 Funcionamento do espelho variável (à esquerda acima) e as faixas possíveis de imageamento (esquerda abaixo e à direita) (Fonte:Kronberg,. 1985, p. 143).


Outra importante possibilidade de aplicação da visada oblíqua é a aquisição de pares estereoscópicos (Figura A-12). O satélite SPOT HRV possui vários subsistemas com as seguintes funções: 1. controle da órbita 2. estabilização em três eixos 3. suprimento de energia 4. manutenção das funções de telemetria e transmissão 5. recepção de comandos 6. monitoramento e programação da carga útil através de um computador de bordo com memória armazenável, controlada pela estação terrestre.		Figura A-12. Aquisição de pares estereoscópicos. (Fonte:Kronberg,. 1985, p. 143).

KVR-1000

A câmara de aerolevantamento KVR-1000 é instalada nas plataformas dos satélites russos da série KOSMOS, que giram a uma altitude de 220 km em torno Terra. Cada imagem cobre uma área de 40 por 40 km. As imagens registradas pelo KVR apresentam uma resolução de 2m e são das mais detalhadas que podem ser utilizadas no meio civil. Elas podem ser ampliadas até a escala 1:10.000 e são muito úteis para aplicações de planejamento urbano. Normalmente, o distribuidor russo, a companhia SOVINFORM SPUTNIK, fornece estas imagens na forma de cópias fotográficas, que podem ser transferidas para a forma digital por meio de um "scanner".

IKONOS

O mês de março de 2000 pode entrar para a história como marco inicial de grandes transformações no mercado de imageamento e sensoriamento remoto ao redor do mundo. O responsável por isso seria o satélite IKONOS 2 lançado em 24 de setembro de 1999 pela norte-americana Space Imaging que após a fase de testes iniciou em março último a comercialização das imagens obtidas por suas câmeras Kodak/Lockheed Martin. Imagens essas de alta resolução (1 metro pancromático, 4 multiespectral), diferentes de tudo que o mercado consumidor estava acostumado a ver em se tratando de satélites. As fotografias digitais do IKONOS 2 à primeira vista impressionam, chegam a assemelhar-se com as que até pouco tempo atrás só eram obtidas através de aerofotogrametria. Mas as semelhanças param por aí. Em realidade, as duas modalidades de imageamento são muito diferentes, e produzem resultados igualmente diversos.

Os Produtos IKONOS

Além de saber claramente qual será a finalidade das imagens obtidas, é fundamental compreender os produtos IKONOS 2, que ainda são muito recentes, antes de se fazer uma escolha definitiva. Diferentes produtos estão sendo oferecidos pela Space Imaging sob a marca Carterra (que, entre outros, representa o satélite IKONOS 2). Para o Brasil, estão sendo disponibilizadas 5 variantes das imagens do satélite de alta resolução, os produtos Carterra Geo, Reference, Map, Pro e Precision, todos com 1 metro de resolução pancromática ou 4 multiespectral, porém submetidos a tratamentos diversos para atender finalidades distintas.
O mais simples dos produtos Carterra/IKONOS é o Geo, onde o cliente recebe a imagem assim como foi captada pelo satélite, sem qualquer tratamento adicional além da correção geométrica. Assim, esse tipo de imagem - que tem 25 metros de desvio padrão (na precisão horizontal) - pode ser interessante para fins ambientais, emergenciais ou de monitoramento, porém de pouca utilidade para projetos mais exigentes, como atualização de cadastro ou mapeamento.

Já as imagens do Carterra Reference passam por um processo mais elaborado de correção, são ortoretificadas e, segundo a Space Imaging, compatíveis com escalas de 1:50.000. A empresa alega que tais imagens são úteis para o mapeamento de grandes áreas e processamento em softwares GIS que necessitem de menos acurácia, atendendo os interesses principalmente de agências governamentais, seguradoras, imobiliárias, meios de comunicação e outros mercados comerciais. As imagens Reference têm um erro de posicionamento padrão de aproximadamente 12 metros.

Os produtos seguintes na escala de acurácia da linha Carterra são o Map e o Pro. O primeiro com desvio padrão de 6 metros e escala 1:25.000, e o segundo com precisão de 5 metros e compatível com escala 1:10.000. Ambos os tipos de imagem, respeitando-se as devidas limitações técnicas, são recomendáveis para utilização no planejamento de infra-estrutura, gerenciamento de recursos naturais, estudos de impacto ambiental e similares.

O produto mais avançado disponível no Brasil baseado em imagens IKONOS, entretanto, é o Carterra Precision. Essa linha é recomendada pela empresa a aplicações específicas, que requerem grande acurácia, como mapeamento urbano, atualização cadastral, e aplicações GIS altamente especializadas. As imagens do Precision são produzidas usando pontos de controle terrestre (fornecidos pelo cliente) e modelos digitais de terreno (MDT), atingindo uma escala de 1:5.000. Tecnicamente o produto possui alta precisão, com erro de posicionamento de cerca de 1,9 metro. Todas as imagens podem vir em modo pancromático, multiespectral ou Pan-sharpened, que consiste na combinação de imagens IKONOS de 1 metro pancromáticas com as coloridas de 4 metros para gerar um produto final com resolução de 1 metro e colorizado.

No caso das imagens Precision, o consumidor deve enviar os pontos de controle para correção geométrica no Colorado, EUA, onde fica a estação de tratamento das imagens Space Imaging. Lá é produzido também o MDT, já que as especificações técnicas (efemérides) do satélite e suas câmeras não serão divulgadas ao público.

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