A tecnologia InSAR (Radar Interferométrico de Abertura Sintética) de mapeamento permite que diversos produtos de informação geográfica sejam gerados de forma rápida, precisa e econômica, para atender os objetivos de determinação da cartografia. Esta tecnologia tem as seguintes características:
• A aquisição dos dados é independente das condições atmosféricas e da luz do dia, permitindo um curto prazo de entrega dos resultados;
• Gera imagens orto-retificadas, modelos de superfície, modelos de terreno e produtos derivados;
• Torna possível a geração de mapas topográficos e temáticos;
• Gera mapas de movimento sísmico, utilizando a interferometria de duas passagens.
Aplicações do radar na Mineração
Os dados do radar são importantes para o reconhecimento geológico, prospecção mineral, e estudos geotécnicos e geoambientais (Singhroy, 1992). Em geral, nas aplicações geológicas, procura-se integrar dados de alta resolução espacial que realcem aspectos morfológicos do terreno, como é o caso das imagens de radar, com dados que estejam relacionados com a variação litológica.
A interpretação geológica consiste no reconhecimento na imagem dos elementos naturais da paisagem, que desempenham papel fundamental no desenho da paisagem natural da superfície terrestre, bem como suas disposições refletem a organização estrutural.
Para os produtos integrados multifontes, considera-se a variação de matiz, que reflete as características dos dados utilizados na fusão com imagens de radar ou com um produto derivado das imagens multiespectrais. A seguir, realiza-se um exame do padrão de organização desses elementos e individualizam-se na imagem vários setores com propriedades de textura e estrutura similares.
As principais vantagens da tecnologia InSAR em investigações geológicas no Brasil
1) uso de imagens orto-retificadas do solo de áreas cobertas por vegetação densa e do respectivo modelo de terreno com alta precisão altimétrica e planimétrica utilizando a banda P;
2) uso de imagens orto-retificadas e modelos digitais de superfície utilizando a banda X;
3) geometria de iluminação controlada;
4) maior sensibilidade do radar às variações da morfologia da superfície, em comparação com o espectro óptico;
5) possibilidade de variações na polarização;
6) levantamento estimativo dos principais valores estatísticos e relacionados ao inventário florestal; cálculo da biomassa;
7) os mapas de movimento sísmico podem ser utilizados para avaliar os efeitos de túneis e cavernas construídos nas obras de mineração.
O Modelo de Terreno (DTM)
Em princípio, o DTM poderia ser gerado a partir da edição manual do modelo digital de superfície (DSM), utilizando a informação externa sobre a altura da vegetação. Entretanto, nesse caso, o resultado incluiria aproximações não satisfatórias. Como conseqüência, só é possível obter o DTM, com a exatidão altimétrica melhor que 5 m, utilizando uma tecnologia com uma onda eletromagnética de baixa freqüência, ou seja, mediante observações InSAR na banda P, que está localizada próxima a 400 MHz.
O DTM final é resultado de uma fusão da topografia levantada pelas bandas X e P. Ela é necessária, pois:
a) o DSM, obtido a partir dos dados da banda X, é idêntico ao DTM final nas áreas livres de vegetação e apresenta uma exatidão altimétrica alta;
b) o DTM, gerado a partir dos dados da banda P, é preciso somente nas áreas de vegetação; nas áreas livres de vegetação, esse DTM mostra-se impreciso devido à baixa reflexão das ondas da banda P do radar nessas regiões;
c) combinando o DSM, originado a partir da banda X somente nas áreas livres de vegetação, com o DTM, proveniente da banda P somente nas áreas com vegetação, obtém-se um DTM fusionado com exatidão altimétrica precisa e constante;
A família OrbiSAR
A família de radares InSAR denominada OrbiSAR foi desenvolvida e construída pela Orbisat e tem sido cada vez mais empregada no mercado brasileiro e internacional. Com uma área de levantamento acumulada desde 2002, que excede a 400 mil km², executada nas diferentes escalas 1:5.000, 1:10.000, 1:25.000 e 1:50.000, a família OrbiSAR oferece as seguintes vantagens:
• Utiliza duas freqüências de mapeamento simultâneas (bandas X e P), fornecendo tanto a medida de altura da copa das árvores como a do solo sob a vegetação;
• Gera, simultaneamente, a orto-imagem da área observada, o que permite a obtenção a baixo-custo de uma imagem de alta qualidade;
• A interferometria da banda P é realizada implementando-se a interferometria de dupla passagem, isto é, o avião voa duas linhas independentes, com uma linha-base entre 20 e 80 m;
• A largura de faixa de imageamento está entre 2 e 14 km;
• As classes de precisão do DSM são (um desvio padrão): 10 cm, 20 cm, 50 cm, 1m, 2.5 m e 5 m;
• As classes de precisão do DTM são (um desvio padrão): 1 m, 1.5 m, 2.5 m e 5m;
• Capacidade de gravação de dados brutos por vôo: 1.2 TBytes;
• Velocidade do aerolevantamento na escala 1:50.000, com tempo vôo médio diário de 8h: 100 mil km² por mês;
• Velocidade do aerolevantamento na escala 1:5.000, com tempo vôo médio diário de 8h: 12 mil km² por mês;
• Velocidade média de processamento versus de aerolevantamento para áreas acima de 100 mil km²: 2:1.
Seqüência vôo-processamento-cartografia
A cadeia de produção tem os seguintes passos principais:
a) plano de vôo;
b) trabalho de campo antes do aerolevantamento;
c) aerolevantamento;
d) transcrição dos dados brutos para discos rígidos e backups;
e) processamento InSAR que engloba:
• geração das imagens e da fase interferométrica das bandas X e P de cada linha de vôo;
• geocodificação para o sistema cartográfico desejado de cada linha de vôo;
• mosaico dos produtos geocodificados de cada linha de vôo;
• corte do mosaico para geração dos produtos em formato de folhas;
f) cartografia e geração de produtos agregados.
A aeronave Turbo-Commander utilizada para o aerolevantamento por radar
Aplicações e Produtos
Consideramos três aplicações mais voltadas à área de mineração e de construção de barragens (Soares, 2007).
Aplicações Hídricas:
• Levantamento preciso das bacias e micro-bacias dos rios e suas drenagens;
• Batimetria fluvial e lacustre, associada à altimetria ribeirinha precisa.
Manejo Florestal:
• Cálculo do volume de biomassa pela mensuração das alturas das árvores e determinação da densidade de floresta;
• Estudos de Manejo Florestal Sustentado, permitindo a utilização dos recursos naturais vegetais para subsistência da população local, sem o comprometimento da reserva florestal nativa;
• Mensuração precisa da área desmatada e determinação de outras, onde a atividade rural seja factível;
• Zoneamento ecológico-econômico;
• Monitoramento das emissões de gases e vapor d’água pelo monitoramento da atividade fotossintética vegetal;
• Geração dos mapas de fragilidade ambiental e/ou delimitação de áreas de reserva;
• Fiscalização da atividade extrativista vegetal.
Geologia, Arqueologia e Mineralogia:
• Geração precisa de mapas geológicos;
• Possibilidade da geração de mapas de solos;
• Estabelecimento de sítios arqueológicos pelo cruzamento de informações cartográficas precisas;
• Estudo consistente e preciso da geomorfologia da região;
• Estabelecimento indireto de áreas passíveis de extração mineral.
Referências
Moreira, J. “Operational Processing of Airborne P-band InSAR Data for Ground Topography Estimation”, in Proceedings of IGARSS’99, (Germany), pp.1724 – 1726, 1999.
Valiati, E.; Lourenço, F.; Lício, I. Metodologia de Controle de Qualidade: Validação e Calibração de dados de Radar Interferométrico de Abertura Sintética Aerotransportado: estudo de caso, Cia. Mineração Rio do Norte. Simpósio de Sens. Remoto 2007, Florianópolis.
Ford, J.P.; Blom, R. G.; Coleman Jr., J.L.; Farr, T.G.; Plaut, J.J; Pohn, H. A.; Sabins Jr., F.F. Radar Geology. In: Henderson, F.M.; Lewus, A.J. (eds), Principles & Appls of Imaging Radar – Manual of Remote Sensing. 3ed. New York: Joh Wiley & Sons, 1998, 565p.
Singhroy, V. H. Radar geology: techniques and results. Episodes.v.15, n.1, p15-20, 1992.
Soares, S.: comunicação interna, 2007.
João Moreira
Diretor da Orbisat