Um sistema avançado para a geração de imagens multiespectrais de alta resolução
Os sensores digitais aerotransportados podem ser considerados como um scanner do tipo “pushbroom” instalado em uma aeronave e com capacidade para gerar imagens em estéreo similares às imagens de satélites.
Um exemplo desse tipo de equipamento é o sensor digital aerotransportado ADS40 da Leica Geosystems, o qual foi projetado para incorporar ao mesmo tempo as vantagens das câmaras aéreas baseadas em filme e dos sensores espaciais.
Fundamentalmente ele constitui-se de um conjunto de câmaras CCD lineares montado exatamente no plano focal de um único sistema de lentes de altíssima resolução.
Imagens de satélites e imagens aéreas
Embora seja possível que os sensores espaciais alcancem resoluções melhores do que um metro, existe ainda um limite para o uso das informações radiométricas contidas nos pixels das imagens de satélite. A atmosfera com todas as suas impurezas age como um filtro de energia causando o efeito de um meio dispersor. A energia radiométrica diminui com o quadrado da distância entre a fonte de energia e o sensor.
Por isso, quanto mais distante estiver o sensor da fonte geradora de energia, mais difícil se torna garantir a posição e a informação espectral com precisão. Os sensores aerotransportados sempre excederão a capacidade dos sensores espaciais relacionada às características espacial, espectral e de sinal/ruído, devido ao maior tempo de integração (exposição) disponível nos sensores aerotransportados (principalmente devido a diferença de velocidade entre as plataformas: na aeronave é cerca de 60 m/s e no satélite é cerca de 6000 m/s).
->Arranjo multiespectral com informações coloridas
Uma outra vantagem do sensor aerotransportado é que os seus dados estão disponíveis imediatamente após o vôo. Isso significa que a localização, o tempo, o tipo e a resolução da imagem são determinados pela aplicação específica.
As imagens de satélite, por outro lado, estão disponíveis apenas se a órbita e a resolução, por coincidência, forem as mesmas exigidas pela aplicação. Na maioria das vezes, as imagens de satélite estão cobertas por nuvens e dificultam, por exemplo, os trabalhos em áreas de vegetação.
Também no caso de grandes áreas pode-se utilizar vários sensores aerotransportados de uma só vez e realizar a cobertura aérea rapidamente, o que é impossível com o uso de imagens de satélites.
-> Arranjo das imagens pancromáticas nas posições anterior, nadir e posterior, permitindo a criação de imagens estéreo
Além disso, as imagens multiespectrais em estéreo geradas pelos sensores aerotransportados são muito mais baratas do que as imagens de satélite, as quais ainda não podem gerar imagens estereoscópicas de qualidade com resoluções inferiores a meio metro.
Resolução das imagens aéreas
Mesmo a órbita mais baixa de um satélite é cerca de 40 vezes superior a altura de vôo de uma aeronave. Devido à diferença da ordem de 400 a 800 quilômetros entre a altitude de um sensor aerotransportado e a altitude de um sensor espacial haverá sempre uma diferença de performance entre eles.
>Imagens de sensores digitais aerotransportados permitem alcançar resoluções entre 5 cm a 1 metro
As plataformas estratosféricas, que poderiam teoricamente preencher esse espaço, ainda estão em fase experimental e têm sido caracterizadas por trajetórias altamente descontroladas. As plataformas denominadas High Altitude Long Endurance Unmanned Aerial Vehicles (HALE UAV), as quais poderiam operar em altitudes entre 12 e 20 quilômetros (40.000 a 65.000 ainda estão em fase de projeto e têm se mostrado uma solução ainda militar e bastante cara.
Enquanto os sensores espaciais alcançam resoluções no terreno ainda entre 60 centímetros e 30 metros o sensor ADS40 permite alcançar resoluções da ordem de 5 cm a 1 metro. Além disso, o sensor pode gerar diretamente imagens RGB com a mesma resolução sem a necessidade de tratamento de imagens para realçar ou colorir a imagem pancromática original a partir de imagens RGB de menor resolução.
>A perspectiva das linhas paralelas do sensor aerotransportado produz imagens quase ortogonais
Este processo chamado “pansharpening” é muito comum e necessário na utilização de imagens de satélite.
Ortofotos a partir de imagens quase-ortogonais
A linha de sensores CCD nadiral produz uma faixa de imagem também denominada pixel carpet. Esta imagem nadiral é uma imagem quase-ortogonal, e está muito próxima de ser uma imagem ortogonal perfeita da superfície imageada, como nenhuma outra imagem obtida com o uso de um único sistema de lentes.
->Modelo Digital de Superfície (DSM) derivado a partir de uma imagem gerada pelo sensor aerotransportado
É importante salientar que é exatamente essa entre uma imagem nadiral capturada por uma câmara aero-transportada e uma projeção verdadeiramente ortogonal que facilita e torna mais produtivo o uso posterior das imagens desta câmara.
->"True” Ortofoto gerada a partir de um DSM derivado a partir de dados do sensor aerotransportado (EarthData Inc.)
A produção de uma “true” ortofoto (ortofoto sem as deformações da projeção perspectiva) requer a geração de um Modelo Digital de Superfície (DSM) derivado automaticamente a partir das 3 imagens em obtidas pelo sensor.
Entretanto devido à simples geometria das imagens com perspectivas paralelas geradas, o processo de geração das ortofotos torna-se bastante automatizado.
Peter Fricker
Gerente de produto da ADS40
Leica Geosystems Geospatial Imaging
Tradução: Irineu da Silva
Professor Doutor da EESC – USP
Consultor da Leica no Brasil