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FOTOINTERPRETAO E SENSORIAMENTO REMOTO
PROFESSOR: RICARDO T. ZAIDAN
ALAN BRONNY ALMEIDA PIRES DE MOURA
ICH/DEPARTAMENTO DE GEOCINCIAS
GEO 019 PR-REQUISITO: CARTOGRAFIA TEMTICA
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SOFTWARE ENVI
O software ENVI - Environment for Visualizing Image, possui todo
um aparato de ferramentas profissionais para
anlise e processamento de imagens geoespaciais, que permite
extrair diversas informaes de imagens para vrios fins. O
ENVI considerado completo para visualizao, explorao, anlise e
apresentao de dados na rea de Sensoriamento
Remoto/SIG.
INICIANDO O ENVI 5.0:
Iniciar Todos os Programas ENVI 5.0 ENVI
INSERIR UMA IMAGEM LANDSAT ATRAVS DO TOOLBOX:
V em Raster Management Layer Stacking
Aps abrir a janela Layer Stacking Parameters clique em: Import
File Open New File Selecione todas
as imagens (esse cone: ) na pasta 217-75 dentro de Cenas Brutas
(dica: para selecionar todas as imagens, mantenha pressionada a
tecla Ctrl).
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Na caixa Layer Stacking Input File selecione todas as imagens
que voc acabou de abrir e clique em OK. Observe as informaes
contidas na janela de parmetros.
Na caixa Output Results Clique em Choose (para escolher o local
onde voc deseja salvar a imagem e o nome do arquivo: crie uma pasta
com o seu nome dentro da pasta Aula ENVI e salve o arquivo com nome
de 217-75) de OK
Aps ter carregado as Bandas Espectrais note que a visualizao da
imagem ser em tons de cinza (Gray Scale).
Selecione a ferramenta Data Manager na barra de ferramentas.
Desa a barrinha da janela Data Manager at o fim e voc encontrar
6 bandas (1,2,3,4,5,7) disponveis.
Cada uma das bandas disponveis da imagem apresentam intervalos
espectrais diferentes e, portanto apresentam
aplicaes diferentes. A tabela a seguir apresenta as principais
caractersticas de cada banda disponvel em uma imagem
Landsat 5, escolha uma de acordo com o seu interesse e clique em
Load Data para carrega-la. (Exceto a banda 6)
Banda
Intervalo
espectral
(m)
Principais caractersticas e aplicaes das bandas TM do satlite
LANDSAT-5
1 (0,45 - 0,52)
Apresenta grande penetrao em corpos de gua, com elevada
transparncia, permitindo estudos batimtricos. Sofre
absoro pela clorofila e pigmentos fotossintticos auxiliares
(carotenides). Apresenta sensibilidade a plumas de
fumaa oriundas de queimadas ou atividade industrial. Pode
apresentar atenuao pela atmosfera.
2 (0,52 - 0,60) Apresenta grande sensibilidade presena de
sedimentos em suspenso, possibilitando sua anlise em termos de
quantidade e qualidade. Boa penetrao em corpos de gua.
3 (0,63 - 0,69)
A vegetao verde, densa e uniforme, apresenta grande absoro,
ficando escura, permitindo bom contraste entre as
reas ocupadas com vegetao (ex.: solo exposto, estradas e reas
urbanas). Apresenta bom contraste entre
diferentes tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e
floresta). Permite anlise da vanao litolgica em
regies com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da
drenagem atravs da visualizao da mata galeria e
entalhe dos cursos dos rios em regies com pouca cobertura
vegetal. a banda mais utilizada para delimitar a
mancha urbana, incluindo identificao de novos loteamentos.
Permite a identificao de reas agrcolas.
4 (0,76 - 0,90)
Os corpos de gua absorvem muita energia nesta banda e ficam
escuros, permitindo o mapeamento da rede de
drenagem e delineamento de corpos de gua. A vegetao verde, densa
e uniforme, reflete muita energia nesta
banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta sensibilidade
rugosidade da copa das florestas (dossel
florestal). Apresenta sensibilidade morfologia do terreno,
permitindo a obteno de informaes sobre
Geomorfologia, Solos e Geologia. Serve para anlise e mapeamento
de feies geolgicas e estruturais. Serve para
separar e mapear reas ocupadas com pinus e eucalipto. Serve para
mapear reas ocupadas com vegetao que
foram queimadas. Permite a visualizao de reas ocupadas com
macrfitas aquticas (ex.: aguap). Permite a
identificao de reas agrcolas.
5 (1,55 - 1,75)
Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo
para observar estresse na vegetao, causado por
desequilbrio hdrico. Esta banda sofre perturbaes em caso de
ocorrer excesso de chuva antes da obteno da cena
pelo satlite.
6 (10,4 - 12,5) Apresenta sensibilidade aos fenmenos relativos
aos contrastes trmicos, servindo para detectar propriedades
termais de rochas, solos, vegetao e gua.
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7 (2,08 - 2,35)
Apresenta sensibilidade morfologia do terreno, permitindo obter
informaes sobre Geomorfologia, Solos e
Geologia. Esta banda serve para identificar minerais com ons
hidroxilas. Potencialmente favorvel discriminao
de produtos de alterao hidrotermal.
Teste vrias bandas para observar as diferenas entre elas.
Vamos aprender agora como melhorar a aparncia da imagem que voc
escolheu atravs das ferramentas manuais
de brilho e contraste presentes na barra de ferramentas do
ENVI.
Para isso basta arrastar para esquerda ou para a direita as
barrinhas. A barra da esquerda representa o brilho e a da
direita o contraste. Faa diversos testes e observe as diferenas
na imagem.
Agora que voc j sabe trabalhar com as imagens em escala de cinza
e reala-la com as ferramentas de brilho e o
contraste, vamos aprender a compor uma imagem coloria (RGB).
COMPOSIO DE BANDAS
Para realizar a juno das bandas e compor uma imagem colorida
(RGB Color) voc deve selecionar a ferramenta
Data Manager na barra de ferramentas.
Ao descer a barrinha da janela Data Manager voc encontrar as 6
bandas (1,2,3,4,5,7) disponveis. (conforme fizemos
anteriormente).
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Para realizar uma composio basta clicar sobre as bandas que voc
deseja combinar (para isso utilize a tabela a
seguir). No se esquea de clicar no boto Load Data aps selecionar
as 3 bandas.
COMBINAES USUAIS DE BANDAS PARA O LANDSAT TM:
Bandas 3-2-1: Composio das cores naturais.
Bandas 7-4-1: Interpretao geolgica.
Bandas 7-4-3: Interpretao geolgica.
Bandas 4-3-2: Vegetao aparece em vermelho.
Bandas 4-5-3: Diferenciao do uso da terra.
Na realidade, possvel usar quaisquer junes de trs bandas para se
produzir uma composio colorida. No
entanto, uma seleo cuidadosa das mesmas necessria, para que a
combinao dessas bandas contenha a informao
espectral realmente desejada.
Faa diversos testes de composies e observe os resultados.
OBS: A imagem ser composta nas bandas desejadas, mas ser
necessrio realizar um pequeno tratamento para
que as cores se ajustem corretamente. Para isso utilizaremos
agora alguns realces de contraste padronizados:
Clique em No Stretch na barra de ferramentas. Ser mostrado uma
srie de possveis ajustes.
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Realce linear: Linear usa valor mximo e o valor mnimo para
aplicar um aumento linear de contraste.
Linear 2%: A funo linear 2% corta 2 % dos valores extremos no
histograma da imagem para aplicar o aumento de contraste
linear.
Equalizao: Equalizao aplica um realce de equalizao no histograma
da imagem.
Gaussiano: Gaussiano aplica um aumento gaussiano de contraste,
ou normalizao de contraste, com um valor mdio de 127 e 3 desvios
padres.
Raiz Quadrada: Raiz Quadrada tira a raiz quadrada do histograma
de entrada e aplica um realce linear neste.
O que melhor se ajusta visualmente o Linear 2% que fornece o
ajuste padro.
Observe sua imagem composta navegando por ela.
Agora que voc j sabe como inserir uma imagem no ENVI e compor as
bandas, repita o procedimento para
inserir a imagem subsequente do imageamento do satlite.
Selecione as imagens na pasta 217-76 dentro de Cenas Brutas.
(caso tenha problemas volte aos passos iniciais desse
tutorial)
Aps terminar o procedimento observe que a imagem foi inserida
logo a baixo da primeira imagem de forma que
elas no se encaixam corretamente, alm de apresentarem contrastes
diferentes.
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Para corrigir esse problema existe outra ferramenta muito
utilizada no software que o Mosaico de Imagens
Georreferenciadas.
MOSAICO DE IMAGENS GEORREFERENCIADAS:
Algumas vezes, o trabalho com imagens de satlites requer que se
juntem cenas diferentes em um s arquivo.
Vamos aprender ento como juntar duas ou mais cenas de forma que
elas se sobreponham corretamente e que seus
contrastes se equalizem corretamente:
V no Toolbox Mosaicking de um duplo clique em Georeferenced
Mosaicking.
Aparecer a janela Map Based Mosaic nela voc precisar importar os
arquivos a serem mosaicados, para isso, clique em: Import Import
Files Selecione os dois arquivos que voc salvou no primeiro passo
dessa aula.
Se iniciar o processo e posteriormente ser exibida as duas
imagens em tons de cinza.
A janela ficar igual a imagem a baixo:
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Agora voc dever configurar os parmetros para realizar a
mosaicagem. Para isso clique com o boto direito
sobre as imagens e v em Edit Entry...
Logo ser exibida outra janela onde sero colocados os parmetros
para realizar o mosaico.
Na caixa Background See Through perguntado o valor que deve ser
ignorado (Data value to ignore), no caso usaremos o valor 0 que
representa a cor preta, ou seja, vamos ignorar o preto
absoluto.
Na caixa Feathering ser colocado um valor de distncia para que
as imagens sejam intercruzadas a fim de evitar uma juno brusca das
cenas. No caso usaremos o valor 10.
Na caixa Mosaic Display o ideal sempre deixar em escala de cinza
(Gray Scale).
Em Band voc pode selecionar a banda de melhor ajuste para o seu
trabalho, no caso deixaremos a banda 1 mesmo.
Em Linear Stretch conforme j foi falado anteriormente mantenha o
valor de ajuste padro (2%) para o contraste.
Por fim em Color Balancing escolha se a imagem em questo ser
fixa, ou seja, se ela ser a imagem padro para o ajuste das
tonalidades ou se ela ser ajustada. importante lembrar-se de marcar
uma das imagens como fixa para
que se tenha um bom ajuste das tonalidades.
Aps realizar todos estes ajustes clique em OK e repita o
processo para a outra imagem diferenciando o balano
de cores (Fixo ou Ajuste) dependendo da escolha feita na
primeira imagem. No ser necessrio tambm colocar o valor de
distncia de intercruzamento das imagens, j que, isso foi feito
na primeira.
Para finalizar o processo v no menu File e clique em Apply.
Surgir ento outra janela para que voc entre com o nome do arquivo e
escolha onde salva-lo. Para isso clique em Choose e escolha a pasta
e o nome.
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Feito isso d OK e o processamento ser iniciado (pode demorar um
pouco).
Retorne a tela principal do ENVI 5, v no menu principal clique
em File Open Abra a imagem mosaicada que voc salvou anteriormente e
veja o resultado. Se necessrio aplique o filtro linear 2%.
RESPOSTAS ESPECTRAIS:
A determinao da natureza dos alvos pelos mtodos de sensoriamento
remoto baseada no fato de que diferentes
materiais so caracterizados por refletncias prprias em cada
banda do espectro. A refletncia, ou fator de reflexo,
proporcional razo da radiao refletida pela radiao incidente, ou
seja, a radiao emitida pelo sol refletida de forma
diferente pela superfcie terrestre e coletada por sensores junto
aos satlites, como por exemplo, os sensores (TM)
responsveis pelas imagens LandSat citados neste trabalho.
Quando as respostas espectrais de vrios materiais so conhecidas,
as propriedades de alvos desconhecidos podem
ser determinadas pela comparao das respostas espectrais desses
alvos com os dados de referncia.
O procedimento para verificar a resposta espectral de um
determinado pixel na imagem LandSat til por
exemplo em processos de classificao de imagem quando se quer
analisar a diferena entre duas respostas espectrais
semelhantes que podem levar a confuso do classificador.
Para visualizar o perfil espectral de um determinado pixel na
imagem v no menu principal do ENVI e clique em
Display e em seguida em Spectral Profile.
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Para visualizar o grfico com a curva de refletncia de um
determinado pixel basta clicar sobre o pixel com a
ferramenta de seleo ativa (setinha azul na barra de
ferramentas).
Faa o teste para vrios elementos diferentes da imagem como por
exemplo: gua, vegetao, solo construdo,
pastagem, etc.
VISUALIZAO INTERATIVA 3D:
A ferramenta de visualizao Interativa 3D usada para gerar
visualizaes tridimensionais de arquivos DEM (Digital Elevation
Model) ou (Modelo Digital de Elevao). No caso do Modelo Digital de
Elevao disponvel para o
territrio brasileiro os dados foram obtidos a partir da Misso
Topogrfica Radar Shuttle (SRTM - Shuttle Radar
Topography Mission).
Vamos ento aprender como gerar visualizaes tridimensionais que
um passo fundamental para se trabalhar
com modelos digitais de elevao. importante ressaltar que para
que seja possvel realizar o procedimento necessrio
que ambas as imagens estejam na mesma projeo e datum.
OBS: Para esse tutorial, reinicie o ENVI 5.0.
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Na janela principal do ENVI v em: File Open Aula ENVI
LANDSAT-SRTM Abra as imagens landsat (IbitipocaIMG_def.tif) e srtm
(SRTM_IBIT_REC.tif) em suas respectivas pastas.
V no Toolbox Terrain de um duplo clique em 3D Surface View
Na janela que surgir voc dever primeiro selecionar as bandas
disponveis clicando em RGB na sequncia.
Depois clique em OK e surgir a janela Associated DEM Input File
onde voc selecionar o SRTM associado:
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Clique em OK
Na janela para entrada dos parmetros do terreno em 3D:
Marque em DEM Resolution 256.
Marque em Image Resolution Full e d OK.
Espere o processo de renderizao terminar e pronto seu terreno
est elevado.
A imagem 3D do terreno ser criada e ficar como a da figura a
seguir:
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Para andar sobre o terreno voc pode usar o mouse ou ir ao menu
Options e organizar um passeio pela rea ou
colocar um fundo azul para dar uma impresso de cu.
Para modificar o fundo - selecione : Options Change Background
Color Escolha uma cor.
FUNES DO MOUSE NO DISPLAY DE VISUALIZAO 3D
O mouse desempenha um papel fundamental para a visualizao da
superfcie 3D. Atravs dele, possvel fazer
translaes, rotaes e tambm o zoom em tempo real.
BOTO ESQUERDO DO MOUSE:
Serve para fazer rotaes na figura. Movendo o mouse na
horizontal, a figura rotaciona 360 tanto para a esquerda
como para a direita. E movendo o mouse na vertical, a superfcie
se movimenta 180 tanto para cima como para baixo.
BOTO CENTRAL DO MOUSE:
Faz translaes, tanto de um lado para outro, como de cima para
baixo. O boto central no est presente em todos
os mouses do mercado, portanto, para simular o boto do meio do
mouse, pressione Ctrl e clique com o boto esquerdo do
mouse.
BOTO DIREITO DO MOUSE:
usado para se ter o zoom em tempo real. Arrastando o mouse para
a direita, tem se a aproximao do zoom.
Arrastando o mouse para a esquerda, tem-se o afastamento da
figura.
Informaes sobre as opes da janela 3D SurfaceView Input
Parameters:
Em DEM Resolution, preencha a resoluo em que voc deseja que seja
apresentada a visualizao.
Em DEM min plot value e DEM max plot value voc tem a opo de
colocar respectivamente, os valores mnimos e mximos de cotas do
DEM. Caso o campo seja mantido em branco, ele no estabelecer
limites. Os valores que
no estiver no intervalo escolhido no sero mostrados na
visualizao.
Em Vertical Exaggeration, fornea o valor de exagero vertical
desejado.
Em Image Resolution o ideal marcar a opo Full para a imagem ser
projetada com resoluo total.