Sensoriamento Remoto e Satélites

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Sensoriamento Remoto

Obtenção de dados sobre a superfície terrestre sem contato físico, medindo a radiação eletromagnética emitida ou refletida.

Assinatura Espectral

Padrão de reflectância e emissão característico de um alvo em diferentes comprimentos de onda do espectro eletromagnético.

Reflectância

Razão entre o fluxo de radiação eletromagnética refletido por uma superfície e o fluxo incidente sobre ela.

Absorbância

Capacidade de um material de reter e transformar a energia radiante incidente em outra forma de energia, como calor.

Transmitância

Fração da radiação incidente que passa através de um meio ou camada atmosférica sem ser absorvida ou espalhada.

Janelas Atmosféricas

Intervalos do espectro eletromagnético onde gases atmosféricos quase não absorvem radiação, permitindo a observação orbital.

Espalhamento Rayleigh

Espalhamento por partículas menores que o comprimento de onda, afetando bandas azuis e tornando o céu visível azul.

Espalhamento Mie

Ocorre quando partículas têm tamanho similar ao comprimento de onda, comum com poeira, pólen e fumaça na atmosfera.

Espalhamento Não-Seletivo

Causado por gotas de água e nuvens com diâmetros muito maiores que o comprimento de onda, espalhando toda a luz visível.

Resolução Espacial

Menor detalhe geométrico discernível na imagem, representado pela dimensão do pixel no terreno.

Resolução Espectral

Número e largura de bandas do espectro eletromagnético que um sensor é capaz de registrar individualmente.

Resolução Radiométrica

Sensibilidade do sensor para distinguir variações sutis de intensidade luminosa, expressa em bits de quantização.

Resolução Temporal

Intervalo de tempo necessário para um satélite revisitar e coletar dados da mesma posição geográfica.

Banda do Azul (450-510 nm)

Apresenta alta dispersão atmosférica, sendo útil para mapeamento costeiro, penetração em água clara e aerossóis.

Banda do Verde (530-590 nm)

Registra o pico de reflectância da clorofila no visível, útil para avaliar vigor vegetal e sedimentos aquáticos.

Banda do Vermelho (640-670 nm)

Forte absorção de radiação pelos pigmentos fotossintéticos da vegetação sadia, essencial para discriminar biomassa.

Red Edge (Borda Vermelha)

Região de transição abrupta entre absorção no vermelho e alta reflectância no infravermelho próximo em plantas sadias.

Infravermelho Próximo (NIR, 700-1100 nm)

Altamente refletido pela estrutura celular do mesofilo foliar; absorvido intensamente por corpos hídricos limpos.

Infravermelho de Ondas Curtas 1 (SWIR-1, ~1.6 µm)

Sensível ao teor de umidade foliar e do solo; permite distinguir nuvens frias de neve e gelo na superfície.

Infravermelho de Ondas Curtas 2 (SWIR-2, ~2.2 µm)

Excelente para mapeamento geológico, detecção de minerais de argila, carbonatos e queima de biomassa.

Infravermelho Termal (TIR, 8-14 µm)

Mede a emissão de energia térmica da superfície terrestre, aplicando-se ao monitoramento de temperatura e estresse hídrico.

Micro-ondas (RADAR)

Opera com comprimentos de onda centimétricos a métricos, penetrando nuvens e atuando de forma ativa dia e noite.

Comportamento Espectral da Água Limpa

Apresenta baixa reflectância no visível e absorção quase total na região do infravermelho próximo e médio.

Comportamento Espectral da Água com Sedimento

Aumenta consideravelmente a reflectância nas bandas do visível (verde e vermelho) devido ao espalhamento mineral.

Comportamento Espectral da Vegetação Sadia

Baixa reflectância no vermelho por absorção de clorofila e altíssima reflectância no NIR por refração intracelular.

Comportamento Espectral do Solo Exposto

Reflectância geralmente contínua e crescente do visível até o SWIR, influenciada por textura, umidade e matéria orgânica.

Comportamento Espectral da Neve e Gelo

Altíssima reflectância em todo o espectro visível com queda drástica e absorção no infravermelho de ondas curtas (SWIR).

NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalizada)

(NIR - Red) / (NIR + Red); quantifica a densidade e o vigor da cobertura vegetal verde na superfície.

EVI (Índice de Vegetação Realçado)

Melhora a sensibilidade em áreas de alta biomassa e reduz ruídos atmosféricos e do solo através do uso do azul.

SAVI (Índice de Vegetação Ajustado ao Solo)

Introduz fator de correção L para minimizar a influência da reflectância do substrato em áreas com dossel aberto.

NDWI (Índice de Água por Diferença Normalizada - McFeeters)

(Green - NIR) / (Green + NIR); realça feições de corpos d'água abertos enquanto suprime a vegetação terrestre.

MNDWI (NDWI Modificado - Xu)

(Green - SWIR) / (Green + SWIR); substitui o NIR pelo SWIR para reduzir falso-positivo em áreas urbanas consolidadas.

NDMI (Índice de Umidade por Diferença Normalizada)

(NIR - SWIR) / (NIR + SWIR); detecta níveis de hidratação interna em dosséis florestais e quebras de turgidez.

NBR (Índice Normalizado de Queimada)

(NIR - SWIR) / (NIR + SWIR); realça cicatrizes de fogo e severidade de queima em vegetações naturais.

dNBR (Diferença do NBR)

NBR pré-fogo subtraído do NBR pós-fogo, classificando níveis quantitativos de severidade do incêndio florestal.

BSI (Índice de Solo Exposto)

Combina bandas azul, vermelha, NIR e SWIR para mapear solos descobertos e áreas sem cobertura vegetal.

NDBI (Índice de Edificação por Diferença Normalizada)

(SWIR - NIR) / (SWIR + NIR); destaca superfícies impermeáveis e malha urbana antrópica.

MSAVI (Índice de Vegetação Ajustado ao Solo Modificado)

Calcula automaticamente o fator de ajuste do solo, ideal para monitoramento de vegetação rala e semiárida.

NDSI (Índice de Neve por Diferença Normalizada)

(Green - SWIR) / (Green + SWIR); discrimina cobertura de neve da cobertura de nuvens com alta precisão.

NDRE (Índice da Borda Vermelha por Diferença Normalizada)

(NIR - RedEdge) / (NIR + RedEdge); sensível ao teor de clorofila em estágios tardios de culturas agrícolas densas.

GNDVI (NDVI Verde)

(NIR - Green) / (NIR + Green); mais sensível que o NDVI clássico à concentração foliar de clorofila.

PRI (Índice de Reflectância Fotoquímica)

Mede mudanças nos pigmentos do ciclo da xantofila, estimando a eficiência do uso da luz na fotossíntese.

LST (Temperatura da Superfície Terrestre)

Recuperada a partir de canais termais após correções atmosféricas e de emissividade da superfície.

Satélite Landsat 1 (MSS)

Lançado em 1972, iniciou a série contínua de monitoramento orbital da Terra com o sensor multiespectral MSS.

Satélite Landsat 7 (ETM+)

Adicionou banda pancromática de 15m e canal termal aprimorado; sofreu falha do corretor de linha de varredura (SLC).

Satélite Landsat 8 (OLI/TIRS)

Equipado com sensores OLI (pushbroom) e TIRS (duas bandas térmicas), operando com resolução radiométrica de 12 bits.

Satélite Landsat 9

Continuação da missão Landsat com sensores OLI-2 e TIRS-2 de 14 bits, reduzindo tempo de revisita conjunta com Landsat 8.

Satélite Sentinel-2 (MSI)

Constelação da ESA (2A/2B) com sensor MSI de 13 bandas, incluindo 3 bandas Red Edge, com resolução de até 10m.

Satélite Sentinel-1 (C-SAR)

Radar de abertura sintética na banda C (5.405 GHz), capaz de imagear sob quaisquer condições climáticas e à noite.

Satélite Sentinel-3 (OLCI/SLSTR)

Focado em oceanografia e monitoramento ambiental amplo de biomassa, cor oceânica e temperatura superficial.

Satélite Sentinel-5P (TROPOMI)

Sensor atmosférico de alta resolução para monitoramento de gases poluentes como NO2, SO2, CO, CH4 e ozônio.

Satélite Terra (sensor MODIS)

Satélite heliosíncrono matutino da NASA com sensor MODIS de 36 bandas para dinâmica global da biosfera e atmosfera.

Satélite Aqua (sensor MODIS)

Satélite heliosíncrono vespertino focado no ciclo hidrológico global, precipitação, evaporação e aerossóis marinhos.

Satélite CBERS-4

Parceria Brasil-China com múltiplos sensores (MUX, WFI, IRS, PAN) para gestão agrícola e desmatamento na Amazônia.

Satélite Amazônia-1

Primeiro satélite de observação da Terra projetado e operado integralmente pelo Brasil, usando a câmera WFI.

Satélite PlanetScope (Dove)

Constelação de centenas de CubeSats com alta resolução espacial (3m) e cobertura temporal diária global.

Satélite WorldView-3

Sensor comercial de altíssima resolução espacial (31 cm pancromático), além de 8 bandas no visível/NIR e 8 no SWIR.

Satélite GOES-16 (ABI)

Satélite geoestacionário meteorológico com 16 canais espectrais e atualização de dados a cada 10 a 15 minutos.

Satélite ICESat-2 (ATLAS)

Mede altimetria da superfície terrestre e do gelo marinho por meio de sensor LiDAR fotônico pulsado.

Sensor GEDI (no ISS)

Sistema LiDAR de alta resolução que mapeia a estrutura vertical tridimensional e biomassa de florestas tropicais.

Satélite ALOS-2 (PALSAR-2)

Sensor de radar orbital em banda L (~24 cm) com alta capacidade de penetração no dossel de florestas tropicais.

Banda Pancromática

Canal que integra ampla faixa do visível para produzir imagens em tons de cinza com maior resolução espacial.

Pan-sharpening

Fusão digital entre uma banda pancromática de alta resolução espacial e bandas multiespectrais de menor resolução.

Órbita Heliosíncrona

Órbita polar em que o satélite cruza o equador sempre no mesmo horário solar local, mantendo iluminação constante.

Órbita Geoestacionária

Órbita circular a ~35.786 km sobre a linha do equador, acompanhando a rotação da Terra para monitoramento contínuo.

Ângulo de Incidência Solar

Ângulo entre os raios solares incidentes e a perpendicular à superfície do terreno, afetando sombras e reflectância.

Correção Radiométrica

Conversão dos Números Digitais (DN) brutos registrados pelo sensor em valores físicos de radiância espectral no topo da atmosfera.

Correção Atmosférica (BOA/Surface Reflectance)

Remoção dos efeitos de espalhamento e absorção dos gases para obter a reflectância real na base da atmosfera.

Radiância no Topo da Atmosfera (TOA)

Fluxo de radiação que chega à lente do satélite antes da remoção dos efeitos de espalhamento da camada atmosférica.

Mistura Espectral (Spectral Unmixing)

Decomposição matemática de um pixel misto em suas frações componentes puras denominadas membros finais (endmembers).

Endmember (Membro Final)

Assinatura espectral de um elemento puro da paisagem (ex: água pura, solo limpo, dossel 100% verde) em um pixel.

Classificação Supervisionada

Técnica de categorização de pixels baseada em amostras de treinamento fornecidas e validadas pelo analista.

Classificação Não-Supervisionada

Algoritmo de agrupamento (ex: K-Means, ISODATA) que reúne pixels por afinidade espectral estatística sem amostras prévias.

Algoritmo Random Forest em SR

Modelo de aprendizado de máquina por conjunto de árvores de decisão amplamente aplicado em mapeamentos de uso e cobertura.

Matriz de Confusão

Tabela de contingência usada para avaliar a acurácia global, erro de comissão e omissão em mapas temáticos classificados.

Coeficiente Kappa

Métrica estatística que avalia o nível de concordância de uma classificação em relação ao acaso.

Índice de Área Foliar (LAI)

Razão adimensional da área foliar fotossinteticamente ativa por unidade de área de superfície do solo.

fAPAR (Fração de Radiação Fotossinteticamente Ativa)

Fração da radiação solar no espectro visível (400-700 nm) absorvida pelas copas para produção primária vegetal.

SAR Banda X (~3 cm)

Radar de onda curta com baixa penetração vegetal; interage predominantemente com folhas do topo e superfícies duras.

SAR Banda C (~5.6 cm)

Comprimento intermediário usado pelo Sentinel-1, sensível a galhos finos, copas agrícolas e rugosidade superficial.

SAR Banda L (~23 cm)

Comprimento longo com alta penetração em dosséis florestais densos, interagindo com troncos principais e solo subjacente.

SAR Banda P (~70 cm)

Penetra copas e dosséis inteiros até a base; base da futura missão Biomass da ESA para estoque de carbono.

Polarimetria RADAR (HH, HV, VH, VV)

Mede a orientação da onda de radar transmitida e recebida para discriminar mecanismos físicos de espalhamento.

Espalhamento Superficial (Surface Scattering)

Reflexão especular ou difusa direta na interface plana ou rugosa entre ar e solo/água.

Espalhamento Volumétrico (Volume Scattering)

Múltiplas reflexões internas causadas por elementos aleatórios dentro de uma estrutura, como a copa de uma árvore.

Duplo Ricochete (Double-Bounce Scattering)

Interação de radar em formato de diedro (90 graus) comum em construções urbanas ou troncos eretos sobre lâmina d'água.

InSAR (Interferometria RADAR)

Combina a fase de duas imagens de radar para gerar modelos digitais de elevação e medir subsidências milimétricas.

DEM (Modelo Digital de Elevação)

Representação digital da topografia do terreno, podendo representar a superfície nua (DTM) ou com copas/estruturas (DSM).

SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)

Missão de radar interferométrico de 2000 que gerou a primeira base topográfica quase-global em resolução de 30m e 90m.

LiDAR (Light Detection and Ranging)

Sensor ativo óptico que emite pulsos de laser para calcular distâncias e gerar nuvens de pontos 3D ultraprecisas.

Efeito BRDF

Função de distribuição da reflectância bidirecional que descreve como o brilho muda conforme o ângulo de visão e de iluminação.

Padrão de Cor Falsa-Cor Vegetação (NIR, R, G)

Composição RGB em que NIR=R, Red=G e Green=B; a vegetação fotossinteticamente sadia aparece em vermelho brilhante.

Padrão de Cor Verdadeira (R, G, B)

Composição em que as bandas do espectro visível coincidem com os canais RGB, gerando visualização próxima ao olho humano.

SWIR e Mapeamento de Incêndios

Frentes de fogo ativas emitem radiação que atinge o pico na faixa do SWIR, permitindo enxergar focos através da fumaça.

Banda do Vapor d'Água (~0.94 µm e ~1.37 µm)

Canais ópticos de forte absorção atmosférica por vapor, fundamentais para estimar colunas de umidade e nuvens cirrus.

Índice TCW (Tasseled Cap Wetness)

Transformação matemática que realça o componente de umidade do solo e vegetação a partir de bandas multiespectrais.

Índice TCG (Tasseled Cap Greenness)

Componente do Tasseled Cap que correlaciona a densidade e o vigor da cobertura vegetal verde na cena.

Índice TCB (Tasseled Cap Brightness)

Componente do Tasseled Cap que expressa a variação de albedo e brilho total do solo e superfícies expostas.

MapBiomas

Iniciativa multi-institucional brasileira que processa séries históricas Landsat no Google Earth Engine para mapear o uso do solo.

Google Earth Engine (GEE)

Plataforma de computação em nuvem em escala planetária voltada ao processamento e análise de petabytes de dados geoespaciais.