Determinação indireta do teor de hematita no solo a partir de dados de colorimetria e radiometria

A cor do solo é uma propriedade que deriva de alguns atributos do próprio solo, entre eles, do teor de óxidos de ferro. Desse modo, o estabelecimento de relações funcionais entre dados referentes à caracterização da cor e teores de óxidos de ferro apresenta-se como uma alternativa simples e rápida para a semiquantificação dos teores dos referidos óxidos. O objetivo do presente trabalho foi semiquantificar os teores de hematita na fração argila, em laboratório, a partir da avaliação automatizada das cores de amostras de solos do Estado de São Paulo, utilizando um colorímetro e um espectrorradiômetro. Os dados obtidos por radiometria serviram de base para a determinação da cor nos sistemas L*a*b* e Munsell, bem como para o cálculo de índices de avermelhamento (IAVs). Os IAVs apresentaram dependência funcional dos teores de hematita e foram as melhores relações verificadas com os índices determinados a partir de cores no sistema L*a*b*. Modelos exponenciais, baseados em dados obtidos por sensores, mostram-se adequados na predição dos teores de hematita.

Aton- sistema automatizado de aquisição e tratamento de dados para radiometria solar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Utilização do método numérico interpolador de Lagrange para correção de bases de dados de radiometria solar

This work explores the suitability of the Lagrange interpolating polynomial as a tool to estimate and correct solar databases. From the knowledge of the irradiance distribution over a day, a portion of it was removed for applying Lagrange interpolation polynomial. After generation of the estimates by interpolation, the assessment was made by MBE and RMSE statistical indicators. The application of Lagrange interpolating generated the following results: underestimation of 0.27% (MBE = -1.83 W/m2) and scattering of 0.51% (RMSE = 3.48 W/m2).

Aumento della risoluzione spaziale per il sondaggio di temperatura e umidità da satellite geostazionario mediante radiometria ad onde millimetriche e submillimetriche

The purpose of this study is to develop and evaluate techniques that improve the spatial resolution of the channels already selected in the preliminary studies for Geostationary Observatory for Microwave Atmospheric Soundings (GOMAS). Reference high resolution multifrequency brightness temperatures scenarios have been derived by applying radiative transfer calculation to the spatially and microphysically detailed output of meteorological events simulated by the University of Wisconsin - Non-hydrostatic Model System (UW-NMS). Three approaches, Wiener filter, Super-Resolution and Image Fusion have been applied to some representative GOMAS frequency channels to enhance the resolution of antenna temperatures. The Wiener filter improved resolution of the largely oversampled images by a factor 1.5- 2.0 without introducing any penalty in the radiometric accuracy. Super-resolution, suitable for not largely oversampled images, improved resolution by a factor ~1.5 but introducing an increased radiometric noise by a factor 1.4-2.5. The image fusion allows finally to further increase the spatial frequency of the images obtained by the Wiener filter increasing the total resolution up to a factor 5.0 with an increased radiometric noise closely linked to the radiometric frequency and to the examined case study.

Caracterização da radiotividade ambiente e contributo para análise de risco: Aplicação à àrea da antiga mina da Freixiosa

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Automação do controlo de passagem de luz num eixo fotométrico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

A separação do Cálcio de Estroncio mediante o emprego de Resina Trocadora de Íons e de Estroncio Radioativo Sr-89

O presente trabalho relata os dados obtidos na separação do estrôncio do cálcio, pelo uso de uma solução de NH4- EDTA, com pH entre os valores 4,8 e 5,3, passando através de uma coluna de resina trocadora de cátions. Assim, 200 ml de uma solução a 2,5% de NH4- EDTA com pH = 4,8 e contendo 0,36 mg de estrôncio e 199,2 mg de cálcio (o que dá uma relação de 1 de Sr para 553 de Ca) foram passados através de uma coluna de 25 a 28 ml de resina trocadora de cátions Amberlite IR - 120 (H+) prèviamente preparada. O estrôncio ficou retido na coluna e o cálcio continuou na solução que passou. Depois de passar solução de NH4- EDTA com pH 5,3 e solução de HCl de 0,25 a 0,75 N, o estrôncio foi eluido com solução 3N de HCl. Como empregou-se estrôncio radioativo Sr-89, esse ion foi determinado por radiometria, para se conhecer a eficiência da separação. O cálcio foi determinado pelo método permanganométrico em solução de NH4- EDTA após a eliminação do agente quelante. Os dados obtidos mostraram que houve uma separação muito eficiente, indicada pela porcentagem de recuperação do estrôncio qu efoi de 97,7, 97,0 e 98,6% ao passo que a recuperação do cálcio foi de 100,0, 99,9 e 99,7%.

Ra isotopes and Rn as a tool for the water management resources: the Alberquillas aquifer (Málaga-Granada)

The aim of this project is to evaluate the importance of submarine groundwater discharge sector in order to improve the water balance in Málaga-Granada region. The approach of this study arose from the the geology and the aquifers that indicate that there could be some discharge to the sea between Maro (Málaga) and Almuñécar (Granada) and the Andalusian’s Government and its Water Agence were really interested in evaluating it because there is a lot of population and few water available and the magnitude of groundwater discharge has generated controversy. Is well known that water is a scarce resource in this area and it’s very important for the society and for the environment. The legislation, the water policies, the knowledge of the aquifer and the geology, the water dynamics, the land use and the water perception in the society might help the management of this resource not just in Andalusia but in all the Mediterranean basin. The main objective is to evaluate the submarine groundwater discharge from the Alberquillas Aqufier to the sea by measuring 222Rn and Ra isotopes. Specific objectives have been established to achieve the main objective: A) Reveal the importance of water resources in the Mediterranean basin; B) Learn radiometric techniques for the study of groundwater discharge to the sea; C) Learn of sampling techniques of water samples for the measurement of Ra and Rn; D) Learn the techniques for measuring Ra (RaDeCC) and Rn (RAD7); E) Interpretation and discussion of results. During this semester, and in addition of the present study in Málaga- Granada region, the author has participated in the initial phase (sampling, analysis and interpretation of preliminary results) of other research projects focused on the study of submarine groundwater discharges through the use of Ra isotopes and 222Rn. These studies have been developed in different areas, including Alt Empordà (Roses and Sant Pere Pescador), Maresme with CMIMA’s group (Mediterranean Center for Marine and Environmental Research), Delta de l’Ebre, Peñíscola and Mallorca with the IMEDEA’s group (Mediterranean Institute for Advanced Studies).

Digital beamforming and moving target indication for future spaceborne synthetic aperture radar

During the last decade the interest on space-borne Synthetic Aperture Radars (SAR) for remote sensing applications has grown as testified by the number of recent and forthcoming missions as TerraSAR-X, RADARSAT-2, COSMO-kyMed, TanDEM-X and the Spanish SEOSAR/PAZ. In this sense, this thesis proposes to study and analyze the performance of the state-of-the-Art space-borne SAR systems, with modes able to provide Moving Target Indication capabilities (MTI), i.e. moving object detection and estimation. The research will focus on the MTI processing techniques as well as the architecture and/ or configuration of the SAR instrument, setting the limitations of the current systems with MTI capabilities, and proposing efficient solutions for the future missions. Two European projects, to which the Universitat Politècnica de Catalunya provides support, are an excellent framework for the research activities suggested in this thesis. NEWA project proposes a potential European space-borne radar system with MTI capabilities in order to fulfill the upcoming European security policies. This thesis will critically review the state-of-the-Art MTI processing techniques as well as the readiness and maturity level of the developed capabilities. For each one of the techniques a performance analysis will be carried out based on the available technologies, deriving a roadmap and identifying the different technological gaps. In line with this study a simulator tool will be developed in order to validate and evaluate different MTI techniques in the basis of a flexible space-borne radar configuration. The calibration of a SAR system is mandatory for the accurate formation of the SAR images and turns to be critical in the advanced operation modes as MTI. In this sense, the SEOSAR/PAZ project proposes the study and estimation of the radiometric budget. This thesis will also focus on an exhaustive analysis of the radiometric budget considering the current calibration concepts and their possible limitations. In the framework of this project a key point will be the study of the Dual Receive Antenna (DRA) mode, which provides MTI capabilities to the mission. An additional aspect under study is the applicability of the Digital Beamforming on multichannel and/or multistatic radar platforms, which conform potential solutions for the NEWA project with the aim to fully exploit its capability jointly with MTI techniques.

Detecção de solos erodidos pela avaliação de dados espectrais

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da reflectância espectral na discriminação e diagnóstico de diferentes níveis de erosão. Para tanto, quatro perfis de solos (Latossolo Vermelho-Amarelo, Terra Roxa Estruturada latossólica, Cambissolo de basalto e Vertissolo), localizados numa toposseqüência na região de Piracicaba, São Paulo, Brasil, foram submetidos à avaliação de atributos químicos, físicos e mineralógicos para verificar sua influência na reflectância. Os dados espectrais foram coletados, utilizando espectrorradiômetro no intervalo de 400 a 2.500 nm, em laboratório. O processo erosivo dos solos foi considerado de acordo com as profundidades de coleta de amostras no perfil, sendo: 0-5, 10-20, 40-60 e 60-80 cm, correspondentes à erosão nula (testemunha), erosão ligeira, erosão moderada e erosão severa, respectivamente. Com os dados espectrais obtidos em laboratório, foram também simuladas respostas do TM-LANDSAT-5, relacionando-os com os atributos do solo e os níveis de erosão. Na medida em que aumentou o grau de erosão, ocorreram alterações, principalmente no teor de matéria orgânica, provocando modificações no caráter espectral. Quanto mais erodido foi o solo, maior a intensidade da curva espectral entre 600 e 2.400 nm. As bandas de absorção devidas aos óxidos de ferro (850 nm), água (1.400 e 1.900 nm) e caulinita (2.200 nm), por sua vez, apresentaram-se mais intensas nos solos erodidos. Os dados espectrais do LANDSAT mostraram-se menos detalhados e, por conseqüência, menos eficientes na detecção dos níveis de erosão. Apesar disso, as bandas 3, 4, 5 e 7 discriminaram os solos não erodidos dos erodidos por meio da intensidade e tendência das curvas.

Surface topography and mixed-pixel effects on the simulated L-band brightness temperatures.

The impact of topography and mixed pixels on L-band radiometric observations over land needs to be quantified to improve the accuracy of soil moisture retrievals. For this purpose, a series of simulations has been performed with an improved version of the soil moisture and ocean salinity (SMOS) end-to-end performance simulator (SEPS). The brightness temperature generator of SEPS has been modified to include a 100-m-resolution land cover map and a 30-m-resolution digital elevation map of Catalonia (northeast of Spain). This high-resolution generator allows the assessment of the errors in soil moisture retrieval algorithms due to limited spatial resolution and provides a basis for the development of pixel disaggregation techniques. Variation of the local incidence angle, shadowing, and atmospheric effects (up- and downwelling radiation) due to surface topography has been analyzed. Results are compared to brightness temperatures that are computed under the assumption of an ellipsoidal Earth.

Optimum Redundant Array Configurations for Earth Observation Aperture Synthesis Microwave Radiometers

Two-dimensional aperture synthesis radiometry is the technologyselected for ESA's SMOS mission to provide high resolution L-bandradiometric imagery. The array topology is a Y-shaped structure. Theposition and number of redundant elements to minimise instrumentdegradation in case of element failure(s) are studied.

Metodologia para reconhecimento de três solos por sensores: laboratorial e orbital

O presente trabalho teve como objetivo estabelecer um método para a utilização de dados espectrais, obtidos em laboratório e imagens do Landsat 5, no reconhecimento e discriminação de três classes de solos do estado de São Paulo. Foram coletadas amostras de solo e obtidos os dados de reflectância por espectrorradiômetro em laboratório como padrão de um Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA) e Neossolo Quartzarênico (RQ). Foram extraídos dados de reflectância das imagens, com os quais se efetuou a classificação digital pelo classificador Spectral Angular Mapper. As curvas espectrais obtidas por espectrorradiômetro em laboratório mostraram três padrões distintos de comportamento espectral, baseados nas diferenças da forma das curvas, feições de absorção dos minerais do solo e na intensidade de reflectância. O LVdf apresentou menor albedo em virtude da textura argilosa e maiores teores de Fe, ao contrário dos solos mais arenosos PVA e RQ. As bandas de absorção características da caulinta (2.200 nm), OH- e água (1.400 e 1.900 nm) ocorreram em todos os solos. Solos arenosos, como o RQ, apresentaram uma curva espectral com tendência positiva. A linha do solo mostrou distinção espectral, tanto com dados orbitais como terrestres, indicando que cada solo tem uma tendência individual. Os padrões espectrais obtidos em laboratório foram importantes para a eficiência do método na detecção dos mesmos nas imagens de satélite. Os solos avaliados podem ser discriminados e reconhecidos pela interpretação quantitativa em imagens. O método mostrou-se eficiente como auxílio no mapeamento de solos no nível semidetalhado de alta intensidade.

Variações espectrais em solos submetidos à aplicação de torta de filtro

Este trabalho teve por objetivo avaliar as alterações nas curvas espectrais de solos submetidos à aplicação da torta de filtro. Foi usado um espectrorradiômetro operando na faixa espectral entre 450 e 2.500 nm, em condições de laboratório. Amostras de quatro classes de solos, Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd), Latossolo Vermelho distróférrico típico (LVdf), Argissolo Vermelho distrófico típico(PVd) e Cambissolo Háplico alumínico típico (CXa) foram subdivididas em subamostras que receberam tratamentos equivalentes a 0, 40 e 80 t ha-1 de torta de filtro, subproduto da produção de açúcar e álcool. A reflectância espectral dessas amostras foi obtida pelo espectrorradiômetro FieldSpec. A alteração da reflectância do solo com a aplicação da torta de filtro mostrou-se mais evidente nos solos arenosos, proporcionando redução na curva espectral com aumento da dose aplicada por causa do elemento matéria orgânica. Para o LVd, a intensidade de reflectância aumentou com a aplicação de torta de filtro, atribuída, nesse caso, ao Ca, cuja refletividade mascarou o efeito da matéria orgânica.

Mapeamento digital de atributos: granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de de reflectância difusa

A espectroscopia de reflectância difusa (ERD) pode ser utilizada como alternativa para quantificação de atributos como granulometria e matéria orgânica do solo (MOS). Essa técnica pode ser opção para quantificar esses atributos em grande volume de amostras de solos, visto ser rápida, com menor custo e sem a geração de resíduos químicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos usando análise de regressão linear múltipla para predizer o teor de argila, areia, silte e MOS, utilizando dados de ERD em uma área de relevo e geologia complexa localizada na região central do Rio Grande do Sul. No estudo, foram utilizadas 303 amostras coletadas na profundidade de 0,00-0,20 m para determinar os teores de argila, areia, silte e MOS por meio da análise laboratorial e de reflectância espectral. O desempenho dos modelos de predição apresentaram bons resultados, com capacidade de explicação da variância de 77 e 72 % para areia e argila, respectivamente. Mesmo com a complexidade geológica e pedológica, os resultados evidenciaram que a técnica é promissora, sendo possível a aplicação dessa técnica para predição da granulometria e teor de MOS.