Satélites comerciais de alta resolução
Simulação de imagem de Paris (França) com 1 m de resolução, cedida pela Space Imaging Eosat
por Dirley Schmidlin
A última década de uso de imagens orbitais no Brasil foi marcada pela crescente demanda de dados e uso destas informações por empresas públicas e de iniciativa privada em diversos projetos, principalmente os voltados para mapeamento e monitoramento do meio ambiente. Imagens do satélite norte-americano Landsat, que fotografam a superfície terrestre com resolução espacial de 30 metros, ou seja, capaz de distinguir objetos de tamanho acima de 30 metros, foram disparadamente as mais usadas, devido ao custo de comercialização e agilidade na obtenção dos dados, além da facilidade e prática dos profissionais na interpretação das imagens. Entre outros satélites em operação, potencialmente utilizáveis em projetos de naturezas diversas, destacam-se o Spot (francês), ERS (europeu), Jers (japonês), Radarsat (canadense) e IRS-C (indiano) – este ainda não disponível para o território brasileiro. Todos estes sistemas de observação da Terra foram projetados e desenvolvidos com fundos e para programas governamentais.
O mundo hoje necessita informações precisas obtidas com agilidade e segurança. Sistemas de informações geográficas e programas de agricultura de precisão têm demonstrado a importância de informações temporais empregadas em atualizações e prognósticos. Observa-se que a maior limitação técnica na utilização de imagens de satélite é o nível de detalhe que tais produtos oferecem. Cabe salientar que tal limitação está diretamente relacionada com o objetivo final. No caso de um município, se o objetivo do emprego de imagens de satélite for obtenção de mapa temático que mostre a distribuição do uso atual do solo, imagens do Landsat ou Spot seriam alternativas viáveis, tanto técnica quanto economicamente. Mas se objetivo for produção de mapas com maior precisão cartográfica, capazes de fornecer informações substanciais sobre construções em propriedades rurais e áreas urbanas, as imagens dos satélites existentes não supririam a necessidade satisfatoriamente.
Satélites de observação da Terra são tradicionalmente categorizados em três tipos: de reconhecimento, meteorológicos e de recursos naturais. Um quarto tipo, satélites comerciais, está sendo lançado, com as imagens comercializadas a partir deste ano. A principal característica dos novos sensores é a alta resolução espacial, sendo capazes de identificar objetos de até 1 metro de diâmetro, como ruas, casas e automóveis, abrindo novas possibilidades de aplicações de imagens orbitais.
Lawrence W. Fritz, cientista sênior da equipe de pesquisadores da Lookheed Martin Corporation, em palestra no XVIII Congresso Internacional de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto, em 1996, na cidade de Viena (Áustria), afirmou que "cerca de 60 satélites de observação da Terra estão programados para serem lançados antes do final de 1999. E o número tende a aumentar." Mas o que se sabe concretamente, por pesquisas junto às empresas responsáveis pelo desenvolvimento dos programas, é que, pelo menos 20 satélites de alta resolução estarão operando no ano 2000. Além disso, uma série de outros satélites, com resoluções variando de 15 a 20 metros, entre eles o programa sino-brasileiro CBERS (China Brazil Earth Resource Satellite), estarão sendo lançados nos próximos 2 anos.
É oportuno comentar algumas razões pelas quais os satélites de observação da Terra se tornaram assunto atrativo para o setor privado. A principal delas foi o final da Guerra Fria. Com o declínio dos maiores programas de defesa, houve o surgimento da tecnologia de duplo uso (dual-use technology), ou seja, a transferência de tecnologia antes usada apenas nos programas de defesa, para aplicações civis. Este mesmo tipo de transferência tecnológica também foi o que alavancou os sistemas empregados hoje nos programas de agricultura de precisão. Outra razão que incentivou as empresas a lançarem e investirem em produtos para o setor foi a desastrosa falha e conseqüente perda do Landsat 6 em 1993. Não se pode esquecer que o contínuo avanço na tecnologia digital fez com que os custos para produção de satélites fossem reduzidos, criando uma terceira e forte motivação para investimentos.
Baseadas nos fatos expostos acima e vislumbrando o grande potencial de oportunidades comerciais do mercado, várias empresas voltaram esforços para desenhar, desenvolver, testar e operar satélites de alta resolução. Formaram alianças internacionais e parcerias para estabelecer a infra-estrutura necessária de sustentação dos serviços de obtenção e distribuição de imagens e produtos associados.
A Earth Watch, empresa norte-americana com sede em Longmont (Colorado), foi a primeira a lançar um satélite comercial de alta resolução o EarlyBird. O lançamento foi em dezembro de 1997. Devido a uma interrupção na comunicação, o satélite não está em pleno funcionamento. A Earth Watch garante que ainda este ano as imagens de alta resolução estarão disponíveis. Outro satélite em desenvolvimento é o QuickBird. Com a performance de seus projetos e a combinação de resoluções disponíveis dos dois satélites 1, 3, 4 e 15 metros, a Earth Watch quer suprir necessidades da comunidade internacional de usuários de sistemas de informações geográficas, mapeamentos/levantamentos e programas civis e militares de reconhecimento.
O consórcio entre a Aerial Images, Inc., empresa pioneira em aplicações de imagens digitais dos Estados Unidos, e a Sovinformsputnik, ramo da Agência Espacial Russa (RKA), anunciou em fevereiro deste ano, o lançamento com sucesso do satélite SPIN-2, projetado para obter imagens de alta resolução da Terra para fins comerciais. O SPIN-2 carrega duas câmaras fotográficas capazes de produzir imagens com 2 e 10 metros de resolução. Os sistemas de câmaras KVR-1000 (2 m) e KVR-350 (10 m) têm lentes com distâncias focais de 1000 mm e 350 mm respectivamente. Fotografias da primeira missão estão programadas para estarem disponíveis aos usuários em junho deste ano.
A empresa norte-americana Space Imaging Eosat, hoje a maior provedora mundial de produtos e serviços de sensoriamento remoto, com sede em Thornton (Colorado), que já comercializa as imagens do satélite indiano IRS-1C (5.8 metros de resolução espacial), estará lançando nos próximos meses o Ikonos 1. O satélite é capaz de gerar imagens com 1 metro de resolução no modo pancromático e 4 metros no multiespectral. Quando requerido, imagens pancromáticas e multiespectrais de uma mesma área poderão ser obtidas ao mesmo tempo para serem integradas, gerando um produto multiespectral colorido com resolução de 1 metro. O design compacto do Ikonos 1 confere ao satélite alta versatilidade, permitindo a obtenção de imagens de locais específicos (pontuais) ou pequenas faixas de 11 km de largura, lateralmente ao sentido da órbita. Este satélite tem um telescópio construído pela Eastman Kodak Co. , responsável, em parte, pelo discernimento de objetos na faixa de 1 metro de diâmetro, enquanto viaja a 680 km de altitude e a uma velocidade de 7 km/s.
O programa Eros (Earth Remote Observation System) surgiu com a integração entre a tecnologia de desenvolvimento de satélites da Israel Aircraft Industries (IAI) e a infra-estrutura de distribuição e manipulação de imagens digitais da Core Software Technology (CST). Apesar do intenso desenvolvimento do programa Eros durante 1994 e 1995, o surgimento do mercado de satélites comerciais fez com que o governo de Israel estabelecesse política formal de comercialização da tecnologia desenvolvida pela IAI. Apenas em outubro de 1996 o governo de Israel formalizou política oficial de financiamento e desenvolvimento em escala do programa Eros. A West Indian Space (WIS), uma join-venture entre a IAI e a CST, afirma que o programa Eros, entre os demais sistemas comerciais de SR tem a mais completa infra-estrutura de estações de recepção, armazenamento e distribuição de dados. O primeiro satélite, Eros A, está programado para ser lançado em julho de 1998. O Eros B, será lançado em 1999. Mais seis satélites do tipo estarão sendo colocados em órbita e em operação até 2002.
A Orbital Imaging Corporation – Orbimage, subsidiária da Orbital Sciences Corporation, que opera hoje os satélites OrbView-1, empregado no monitoramento da atmosfera, e OrbView-2, em estudos oceanográficos e terrestres, desenvolve os satélites de alta resolução OrbView-3 e 4, programados para estarem em serviço em 1999 e 2000, respectivamente. Como o Ikonos, o OrbView-3 produzirá imagens pancromáticas de 1 metro de resolução e multiespectrais de 4 metros. Embora o OrbView-4 seja similar ao OrbView-3 nos dois sistemas sensores de 1 e 4 metros, carregará um instrumento para gerar imagens hiperespectrais em 280 canais. Este instrumento permitirá obter imagens com 8 metros de precisão, que terão grande aplicação em exploração mineral, agricultura, monitoramento ambiental e segurança.
A GDE Systems, divisão da Tracor Company, está desenvolvendo satélite de alta resolução desde 1995. O sistema que deverá operar com resolução espacial de 1 metro, está nos estágios iniciais de desenvolvimento, e existem poucas informações a seu respeito. A programação para lançamento é para o final de 1999.
Através deste detalhe da imagem simulada com 1 m de resolução espacial pode-se ter uma idéia do nível de detalhe que será possível se alcançar com as novas imagens dos satélites de alta resolução.
Serão discerníveis, por exemplo, uma árvore isolada, ônibus estacionados na estação rodoviária e até mesmo um automóvel circulando nas ruas.
Simulação de uma imagem pancromática com resolução espacial de 1 m em comparação com a imagem do Landsat multiespectral, resolução de 30 m, da mesma área.
É importante salientar que todos os sistemas citados produzem imagens estereoscópicas, permitindo geração de modelos tridimensionais da superfície terrestre. Esta característica é fundamental para geração de imagens ortorretificadas. Alguns destes sistemas, como por exemplo o Ikonos 1, serão capacitados a obter imagens estereoscópicas tanto ao longo como transversalmente ao sentido da órbita.
Outra característica marcante de todos estes sistemas é como as imagens serão comercializadas e distribuídas. As empresas se preparam para armazenar volumes gigantescos de dados em arquivos digitais, disponíveis para consulta na Internet. Tais arquivos como o Digital Globe (EarlyBird, QuickBird e outros dados Earth Watch), Terra Server (SPIN-2), Carterra Archive (IKONOS 1 e outros dados Space Imaging Eosat), ImageNet (Eros) e OrbNet Digital Archive (OrbView-3 e 4 e outros dados Orbimage), permitirão que a comercialização de imagens se torne um processo ágil e seguro.
Alguns dos benefícios dos sistemas citados: alta periodicidade de aquisição de imagens e repetitividade de observações, rápida disponibilização para o usuário, cobertura simultânea de imagens pancromáticas e multiespectrais, estereoscopia com precisão. Baseando-se nestas vantagens, além do fato da obtenção de imagens com resoluções espaciais variando entre 1 e 5 metros, pode-se considerar que, para determinadas aplicações, estes sistemas serão bastante competitivos quando comparados aos sistemas convencionais de obtenção de fotografias aéreas. Ao passo que se iniciar esta iminente corrida para aquisição de imagens de alta resolução, surgirão demandas de diversos tipos de serviços (georreferenciamento, ortorretificação, tratamento de realce radiométrico, mosaicagem, etc.) e produtos (modelos digitais de terreno, ortofotos, mosaicos, imagens pancromáticas integradas com multiespectrais, etc.). Juntamente com estes serviços e produtos, outras aplicações surgirão, como a ortofotogrametria associada a GIS aplicada a estudos de planejamento urbano. A comunidade de geotecnologias deve permanecer atenta pois estamos muito próximos de assistir uma revolução que deverá mudar radicalmente a direção do mercado mundial de imagens de Sensoriamento Remoto Orbital.
Dirley Schmidlin é engenheiro agrônomo, mestre em Interpretação de Imagens e Cartografia de Solos pela UFPR, responsável pelo Sensoriamento Remoto Orbital na Engefoto Engenharia e Aerolevantamentos S.A. (PR).
email: engefoto@sul.com.br