Segmentação e classificação de imagens destinadas ao mapeamento digital do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO)

Na perspectiva ambiental, o Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO) é o Parque Nacional mais pesquisado no Brasil e configura-se como uma importante Unidade de Conservação inserida no estado do Rio de Janeiro, devido à sua importância ambiental para o estado. Localizado em quatro municípios da região serrana: Teresópolis, Petrópolis, Magé e Guapimirim foi constatado que essa área tem passado por alguns problemas, relativamente recentes, de ocupação desordenada devido à expansão urbana em sua vizinhança caracterizada por pressão antrópica. Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível ilustrar o processo de ocupação humana por meio de documentos cartográficos. Além de estes processos possibilitarem a geração de mapas de uso da Terra e cobertura vegetal, com o intuito de auxiliar e dar fomento à execução de atividades, o mapeamento digital configura-se numa importante ferramenta para a análise ambiental, contribuindo para o posterior zoneamento da área de estudo. Adotaram-se classes temáticas de uso e ocupação da Terra com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais trabalhadas. São elas: afloramento rochoso, área urbana, agricultura e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar e explorar as funcionalidades das ferramentas SPRING e DEFINIENS e resultados foram comparados a partir do uso de imagens LANDSAT, CBERS, SPOT e IKONOS chegando-se a resultados de que no sistema SPRING, os melhores parâmetros a serem escolhidos foram similaridade 10 e área 400. Já para o sistema DEFINIENS, constatou-se que o processo de segmentação multinível permitiu o alcance de resultados mais rápidos, do ponto de vista computacional, do que o processo de segmentação único utilizado normalmente entre os sistemas de processamento de imagens digitais como o SPRING. Já sob a ótica do processo de classificação de imagens, a pesquisa constituiu em avaliar este mecanismo por meio de dois indicadores: o de exatidão/acurácia e o índice Kappa. Neste sentido, observaram-se tendências de melhores resultados no sistema SPRING.

Caracterização espaço-temporal de plumas de sedimentos por sensoriamento remoto: um estudo de caso na foz do rio Paraíba do Sul.

Sedimentos em suspensão representam um dos principais fatores que afetam a qualidade dos sistemas aquáticos no mundo; influenciam os processos geomórficos de construção da paisagem e podem indicar problemas de erosão e perda de solo na bacia hidrográfica contribuinte. O seu monitoramento espacial e temporal é fundamental nas atividades de gestão ambiental de áreas costeiras. Nesse sentido, a hipótese básica desta pesquisa é que o padrão espacial e temporal de plumas de sedimentos costeiras associado ao regime hidrológico do rio pode ser caracterizado a partir de imagens orbitais de média resolução espacial. Para comprová-la, elegeu-se a foz do rio Paraíba do Sul como área de estudo para definição e teste metodológico, e formulou-se como principal objetivo mapear qualitativamente a pluma costeira deste rio a partir de imagens Landsat 5 e CBERS-2, ao longo do período compreendido entre 1985 e 2007. As datas avaliadas foram criteriosamente definidas através de três estratégias de análise, totalizando cinqüenta imagens. Pesquisa bibliográfica e avaliação da resposta espectral da feição de interesse nas imagens selecionadas consistiram nas etapas principais da definição da metodologia. As plumas foram então identificadas, mapeadas e extraídas; posteriormente, suas características espaciais e temporais foram analisadas por intermédio de sistemas de informação geográfica e avaliadas em conjunto com dados históricos de vazão. Os resultados indicam que a banda do vermelho forneceu uma melhor discriminação interna da pluma, sendo, portanto, utilizada como base para as análises realizadas neste trabalho. Com exceção do procedimento de correção atmosférica, a metodologia proposta consiste na utilização de técnicas simples de processamento digital de imagens, baseadas na integração de técnicas semi-automáticas e de análise visual. A avaliação do padrão dos sedimentos e dos mapas temáticos qualitativos de concentração de sedimentos em suspensão indica a forte diferenciação existente entre cenários representativos de épocas de cheia e seca do rio. Análises espaciais do comportamento da pluma contribuem ainda para um maior conhecimento do espaço geográfico, fornecendo subsídios aos mais variados setores do planejamento e gestão ambiental.

Uso e cobertura das terras do Município de Araras.

O objetivo deste estudo foi mapear o uso e cobertura das terras do Município de Araras na escala 1:50.000 com base em imagem do satélite CBERS do ano de 2007; Geomorfologia; Uso e cobertura das terras;

Global burned-land estimation in Latin America using MODIS composite data

This paper presents results of the AQL2004 project, which has been develope within the GOFC-GOLD Latin American network of remote sensing and forest fires (RedLatif). The project intended to obtain monthly burned-land maps of the entire region, from Mexico to Patagonia, using MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer) reflectance data. The project has been organized in three different phases: acquisition and preprocessing of satellite data; discrimination of burned pixels; and validation of results. In the first phase, input data consisting of 32-day composites of MODIS 500-m reflectance data generated by the Global Land Cover Facility (GLCF) of the University of Maryland (College Park, Maryland, U.S.A.) were collected and processed. The discrimination of burned areas was addressed in two steps: searching for "burned core" pixels using postfire spectral indices and multitemporal change detection and mapping of burned scars using contextual techniques. The validation phase was based on visual analysis of Landsat and CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite) images. Validation of the burned-land category showed an agreement ranging from 30% to 60%, depending on the ecosystem and vegetation species present. The total burned area for the entire year was estimated to be 153 215 km2. The most affected countries in relation to their territory were Cuba, Colombia, Bolivia, and Venezuela. Burned areas were found in most land covers; herbaceous vegetation (savannas and grasslands) presented the highest proportions of burned area, while perennial forest had the lowest proportions. The importance of croplands in the total burned area should be taken with reserve, since this cover presented the highest commission errors. The importance of generating systematic products of burned land areas for different ecological processes is emphasized.

Análise quantitativa de pontos de controle para correção geométrica de imagens orbitais

Neste trabalho será feita uma análise da quantidade de pontos de controle para correção geométrica de imagens, mais especificamente, do satélite CBERS-I, utilizando o sensor CCD, através de análises estatísticas para o cálculo da quantidade de pontos e estudo quantitativo através da análise de variância da média dos resíduos obtidos de amostras de tamanhos variados. Os pontos de controle foram coletados com receptor GPS e foi utilizado um modelo polinomial de segunda ordem para a correção geométrica da imagem. Os resultados experimentais obtidos na análise da média para o cálculo da quantidade de pontos mostram que o erro residual tende a se estabilizar para a quantidade de pontos definidos pela estatística. Apresenta-se ao final, considerações iniciais sobre a aplicação desta proposta para diversos outros sensores, permitindo um maior aproveitamento destes na atualização cartográfica e na geração de cartas imagens.

Dinâmica da vegetação no Banhado do Taim, RS

Este estudo analisou a dinâmica espacial e temporal dos padrões das macrófitas aquáticas no Banhado do Taim - RS, por meio de imagens Landsat MSS, Landsat TM e Cbers CCD, no período compreendido entre 1973 e 2005. Foi analisada a influência da variação da estrutura de fundo do banhado e dos diferentes extratos que a compõem, para caracterizar a distribuição dos padrões espaciais e temporais das macrófitas aquáticas. Esta abordagem buscou avaliar o quanto a estrutura de fundo pode desempenhar um papel mais importante do que lhe vem sendo atribuído na definição destes padrões. Este questionamento se deu, devido à existência de uma recorrência do padrão de distribuição das macrófitas no banhado, que pode ser observado na série temporal de imagens de satélite e produtos derivados. Foram abordadas duas escalas espaciais de análise. Na primeira escala são analisados os padrões de superfícies de lâmina de água aparente, de distribuição das classes de macrófitas aquáticas, da variação de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) e da variação textural para a superfície do Banhado do Taim como um todo. Nessa escala o limite da área do Banhado do Taim, nas imagens de satélite e produtos derivados, tem uma superfície total de 17882hectares que representam 53% dos 33815hectares da área total da Unidade de Conservação Federal Estação Ecológica do Taim. A segunda escala de análise corresponde a denominada janela do DNOS. Nessa escala, foram analisados os padrões espaciais e temporais considerando como agente principal na definição dos padrões de distribuição das macrófitas aquáticas no Banhado do Taim, a variação da estrutura de fundo Esta abordagem é inicialmente restrita a esta área, tendo em vista as informações disponíveis. Nesta escala o limite utilizado para delimitar a área nas imagens de satélite e produtos derivados, tem uma superfície total de 2700hectares que representam 15% dos 17882hectares da área total do Banhado do Taim. As relações estabelecidas para a área de maior detalhe foram então ampliadas para a área definida pela primeira escala, quando então, foram espacializadas estas relações para a superfície do Banhado do Taim como um todo. Esta abordagem permitiu concluir que a espécie de macrófita predominante no Banhado do Taim, em termos de área total, é a espécie Z.bonariensis, e que existe uma recorrência da estrutura básica dos padrões de distribuição das macrófitas. Este padrão, se mantém, mesmo depois dos pulsos de inundação ou de prolongados períodos de águas baixas, e está vinculado às estruturas de fundo no Banhado do Taim.

Temporal analysis of the reduction in gas emission in areas of mechanically-harvested sugarcane using satellite imagery

The primary objective of this study was to estimate the amount of gas not emitted into the air in areas cultivated with sugarcane (Saccharum officinarum) that were mechanically harvested. Satellite images CBERS-2/CCD, from 08-13-2004, 08-14-2005, 08-15-2006 and 08-16-2007, of northwestern São Paulo State were processed using the Geographic Information System (GIS)-IDRISI 15.0. Areas of interest (the mechanically-harvested sugarcane fields) were identified and quantified based on the spectral response of the bands studied. Based on these data, the amount of gas that was not emitted was evaluated, according to the estimate equation proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The results of 396.65 km(2) (5.91% for 2004); 447.56 km(2) (6.67% for 2005); 511.54 km(2) (7.62% in 2006); and 474.60 km(2) (7.07% for 2007), calculated from a total area of 6,710.89 km(2) with sugarcane, showed a significant increase of mechanical harvesting in the study area and a reduction of gas emissions of more than 300,000 t yr(-1).

DETERMINATION of THE INDIRECT ORIENTATION of ORBITAL PUSHBROOM IMAGES USING CONTROL STRAIGHT LINES

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Detection and thinning of edges in previously known directions

This work presents a study on the generation of digital masks aiming at edge detection with previously known directions. This solution is important when edge direction is available either from a direction histogram or from a prediction based on camera and object models. A modification in the non-maximum suppression method of thinning is also presented enabling the comparison of local maxima for any edge directions. Results with a synthetic image and with crops of a CBERS satellite images are presented showing an example with its application in road detection, provided that directions are previously known.

Projections Onto Convex Sets through Particle Swarm Optimization and its application for remote sensing image restoration

Image restoration attempts to enhance images corrupted by noise and blurring effects. Iterative approaches can better control the restoration algorithm in order to find a compromise of restoring high details in smoothed regions without increasing the noise. Techniques based on Projections Onto Convex Sets (POCS) have been extensively used in the context of image restoration by projecting the solution onto hyperspaces until some convergence criteria be reached. It is expected that an enhanced image can be obtained at the final of an unknown number of projections. The number of convex sets and its combinations allow designing several image restoration algorithms based on POCS. Here, we address two convex sets: Row-Action Projections (RAP) and Limited Amplitude (LA). Although RAP and LA have already been used in image restoration domain, the former has a relaxation parameter (A) that strongly depends on the characteristics of the image that will be restored, i.e., wrong values of A can lead to poorly restoration results. In this paper, we proposed a hybrid Particle Swarm Optimization (PS0)-POCS image restoration algorithm, in which the A value is obtained by PSO to be further used to restore images by POCS approach. Results showed that the proposed PSO-based restoration algorithm outperformed the widely used Wiener and Richardson-Lucy image restoration algorithms. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Impact on Geographic Location Accuracy due to Different Satellite Orbit Ephemerides

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento da Tecnologia de Soldagem do Titânio pelo Processo TIG Orbital no Segmento Aeroespacial Brasileiro - Parte 2: Caracterização das Juntas Soldadas

In this work, three welding programs for orbital TIG previously developed were used, using pulsed current and increasing speed (M), constant current (#B) and pulsed current and decreasing current (#C). One of those should be used for the propulsion system of the satellite CBERS (CHINA-BRAZIL EARTH RESOURCES SATELLITE). Welded joints using tubes of commercially pure titanium were obtained with these procedures, which were characterized by means of mechanical and metallographic tests. The obtained results show that the three welding procedures produce welded joints free of defects and with adequate shape. Although small differences on mechanical properties and microstructure have been observed, the three welding programs attained compatible results with international standards used in the aerospace segment. The welding program #B, due the reduced heat input used, was considered to obtain slightly advantage over the others.

Unscented Kalman Filter Applied to the Spacecraft Attitude Estimation with Euler Angles

The aim of this work is to test an algorithm to estimate, in real time, the attitude of an artificial satellite using real data supplied by attitude sensors that are on board of the CBERS-2 satellite (China Brazil Earth Resources Satellite). The real-time estimator used in this work for attitude determination is the Unscented Kalman Filter. This filter is a new alternative to the extended Kalman filter usually applied to the estimation and control problems of attitude and orbit. This algorithm is capable of carrying out estimation of the states of nonlinear systems, without the necessity of linearization of the nonlinear functions present in the model. This estimation is possible due to a transformation that generates a set of vectors that, suffering a nonlinear transformation, preserves the same mean and covariance of the random variables before the transformation. The performance will be evaluated and analyzed through the comparison between the Unscented Kalman filter and the extended Kalman filter results, by using real onboard data.

A erosão costeira e sua influência sobre a atividade petrolífera: alternativas sustentáveis na mitigação de impactos ambientais

The study area consist in high sensitivity environments located on the northern coast of Rio Grande do Norte, Northeast Brazil. The barrier island are the main geomorphological features on the coastal landscape, being naturally instable and surrounded by industrial activities like oil fields, salt industry, shrimp farms and urban areas sometimes installed parallel to the coast, combined with coast engineering interventions. High energy hydrodynamic process are responsible for the morphological instability of the coast. The study was based on remote sensing data obtained between 1954 and 2007 which consist in orbital images from Landsat, CBERS and Ikonos satellites and aerial photos. With all data integrated on GIS environment it was possible to update thematic maps of geology, geomorphology, vegetation, soil and landuse and development of multitemporal maps pointing areas with erosion and depositions of sediments, defining the critical erosion process on this region. The bigger morphological changes are related to changes on wind patterns during the year, terrestrial and sea breezes during the day, with spits and barrier island migration, opening and closing of channels like the one parallel to the coast on the area of Serra and Macau oil fields. These factors combined with the significant reduction on sediment budgets due to the loss of natural spaces to sediment reworking contribute to the low resilience which tends to be growing on the area of Serra and Macau oil fields. In front of such scenery a detailed monitoring was done in order to find technological possibilities for coastal restoration. A pilot area was defined to start the project of mangrove restore together with beach nourishment in order to minimize the effect of the erosion caused by the channel parallel to the coast, contributing to stabilize the northeast channel as the main one. It s expected that such methodology will aid the coastal environments restoration and the balance between industrial activities and coastal erosion

Orbital propagation for Brazilian satellites using NORAD models

The performance of the NORAD models for near Earth satellites (SGP, SGP4, SGP8) using two Brazilian flying satellites, SCD-1 and SCD-2, and the Chinese-Brazilian satellite CBERS-1 is compared. The achievable accuracy of such models is compared against the predicted 2-lines elements set for the satellites. Every week an updated fresh set of 2-lines elements for these satellites is made available through the Internet. About ten years of observations of the SCD-1 satellite are available and therefore solar activity influences on the orbit can be analyzed. Data are selected considering also orbital (for CBERS-1) and attitude (for SCD-2) maneuvers - (C) 2002 COSPAR. Published by Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.