Sensor nipo-americano de cobertura global é um dos mais sofisticados imageadores para Sensoriamento Remoto de recursos terrestres

A bordo do satélite Terra, lançado em dezembro de 1999 como parte do Earth Observing System (EOS) da NASA, o ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission Reflection Radiometer) é constituído por três sub-sistemas de imageamento independentes, os quais coletam dados em várias porções do espectro eletromagnético: a região do espectro visível (VIS) e infravermelho próximo (IVP) é coberta com 3 bandas espectrais, na resolução espacial de 15m; a região do espectro infravermelho de ondas curtas com 6 bandas, na resolução de 30m; e a região do espectro infravermelho termal (IVT) com 5 bandas, na resolução de 90m.

Adicionalmente, o sistema VIS-IVP do ASTER conta com dois telescópios, um dos quais opera com retro-visada ao longo da órbita do satélite (com poucos segundos de diferença da visada NADIR), permitindo a geração de pares estereoscópicos, em comprimentos de onda do IVP. A resolução temporal (ou o ciclo de repetição de coleta de dados numa mesma área) é de 16 dias ou inferior, considerando que os sub-sistemas de imageamento possuem espelhos móveis para aquisição de dados, em visada lateral, com até +/- 24 graus fora do NADIR. Cada cena ASTER cobre uma área de 60 x 60 km no terreno.

Vantagens
Se comparado a sensores orbitais multiespectrais "tradicionais" como o Enhanced Thematic Mapper plus (ETM+) a bordo do Landsat-7, o ASTER apresenta, entre outras, as seguintes vantagens:
 resolução espacial original de 15m nas bandas do VIS verde e vermelho (bandas ASTR1 e ASTR2) e na banda do IVP (banda ASTR3) (vs uma banda pancromática do ETM+ – a banda 8). Essa resolução original permite uma melhor detecção do comportamento espectral de materiais com feições definidas neste intervalo do espectro, principalmente vegetação de qualquer tipo (incluindo culturas agrícolas), corpos d’água, solos expostos e coberturas presentes em manchas urbanas. Embora com resolução espacial nominalmente igual a da banda pancromática do ETM+, a resolução de 15m do ASTER é na realidade superior, permitindo uma melhor definição geométrica e textural de feições da paisagem.

 5 bandas espectrais na região do infravermelho de ondas curtas (vs uma banda do ETM+ – a banda 7). Essa configuração foi particularmente especificada para caracterização de minerais presentes em solos e rochas, muitos dos quais considerados importantes para a exploração mineral e o mapeamento geológico e pedológico. Além disso, essas bandas permitem a detecção de importantes compostos bioquímicos (proteínas, lignina, celulose) presentes na vegetação.

 5 bandas espectrais na região do infravermelho termal (vs uma do ETM+ – a banda 6). O ASTER é o primeiro sensor orbital capaz de proporcionar imageamento multiespectral termal (diurno e noturno). Essa novidade se reveste de importância na medida em que tais bandas propiciam, por exemplo, a detecção de superfície ricas em determinados compostos com resposta na região termal (sílica); a separação entre áreas mais frias e quentes em culturas agrícolas (atribuídas à presença de excesso de água na plantação, o que pode prejudicar as culturas); e o mapeamento de pontos quentes em pólos industriais e/ou ilhas de calor em áreas urbanas

 capacidade de estereoscopia, com possibilidade de geração de modelos digitais de elevação com precisão absoluta de até 7m (vertical e horizontal, com uso de pontos de controle no terreno) e precisão relativa de até 10m (vertical e horizontal, sem pontos de controle).

 o custo de uma cena ASTER (60 x 60 km), com 14 bandas espectrais, é de US$55,00 e os dados disponíveis podem ser adquiridos diretamente por ftp ou solicitados em CDs, DVDs ou fitas magnéticas, sob pagamento (inclusive com cartão de crédito). O dados são fornecidos no formato Hierarchical Data Format (*.hdf).

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Limitações
Durante a revolução do satélite Terra em torno do globo terrestre, o ASTER não opera 100% do tempo adquirindo dados. O tempo de imageamento é compartilhado com os outros 4 sensores, entre os quais o mais ‘popular’ é o MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer). Do período orbital total de cerca de 98 minutos da plataforma Terra, um máximo de 16 minutos é disponível à aquisição de dados ASTER. Mesmo com essa limitação, cerca de 750 cenas podem ser adquiridas diariamente pelo sensor. Considerando o tempo mínimo de 5 anos estimado para a missão, aproximadamente 1.7 milhões de cenas deverão ser adquiridas globalmente neste intervalo de tempo. Em 6 anos de missão, espera-se constituir um banco de dados de pares estereoscópicos ASTER cobrindo cerca de 80% da superfície terrestre.

O ASTER também não é um sistema comercial, como o Landsat e o SPOT, mas sim experimental. A solicitação de imagens, além daquelas disponíveis em arquivo, é feita por meio de projetos de aplicação dos dados, os quais podem ser submetidos por qualquer pessoa, empresa ou instituição, junto ao ERSDAC (Earth Remote Sensing Data Analysis Center)-Japão ou JPL (Jet Propulsion Lab)-NASA-Estados Unidos.

Processamento
Os dados do ASTER podem ser obtidos em vários níveis de processamento. Os dados no ‘Nível 1A’ são dados "brutos", não calibrados, contendo bandas não registradas entre si e sem pré-processamento para correção de ruídos – para a maioria dos usuários, é um tipo de dado inadequado para uso, independente da aplicação. Os dados no ‘Nível 1B’ são dados calibrados geométrica e radiometricamente (pixels em radiância – W/ m-2 /sr /µm), com as 14 bandas co-registradas entre si. Esse é o melhor produto para aplicações multidisciplinares. Os dados ‘Nível 1B’ são processados e convertidos a partir dos dados 1A somente no Japão (cerca de 330 cenas/dia) e enviados aos EROS Data Centers (EDCs) e Distributed Active Archive Centers (DAACs), nos Estados Unidos, para arquivamento, distribuição e geração de produtos mais avançados, do tipo ‘Nível 2′. Os produtos ‘Nível 2′ são múltiplos, entre os quais destacam-se, por ordem de siglas, os seguintes: AST04-temperatura da superfície; AST05- emissividade da superfície; AST06- composições coloridas realçadas por decorrelação; AST07- reflectância na superfície; AST08- temperatura cinética; AST09- radiância na superfície. No ‘Nível 3′ são fornecidos produtos ainda mais sofisticados, como modelos digitais de elevação (AST14). Todos os produtos ‘Níveis 2 e 3′ podem ser solicitados e adquiridos sem custos, via Internet.

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NASA/Japan ASTER Science Team

Vários pacotes de processamento digital de imagens vêm gradualmente incorporando ferramentas específicas para leitura e processamento de dados ASTER, entre os quais pode-se citar o IDRISI (versão Kilimanjaro), o ERMapper, o ENVI, o TNTmips, o Image Analyst, o PCI Geomatics e o ERDAS-Imagine. O ENVI foi o software que mais se destacou desde a disponibilização das primeiras imagens ASTER e continua, a cada nova versão, incorporando novas ferramentas de pré-processamento e processamento dos dados. No que tange a geração de Modelos Digitais de Elevação (DEMs) a partir das bandas estereoscópicas do ASTER, há três programas disponíveis no mercado: o ERDAS-Imagine OrthoBASE, o PCI ORTHOENGINE e um produto nacional, o ASTERDTM, desenvolvido pela SulSoft para o ambiente do ENVI. Destes 3 programas, somente o ASTERDTM é capaz de gerar DEMs a partir de dados nos níveis 1A e 1B de pré-processamento, enquanto os outros só o fazem a partir de dados 1A. O ASTERDTM praticamente não necessita da interação do usuário, é capaz de mascarar automaticamente corpos d’água e de compensar problemas devido à falta de informações no modelo, o que tipicamente aparece na forma de ‘buracos’ randômicos nos DEMs produzidos por outros programas. O PCI é atualmente utilizado na linha de processamento do EDC para geração dos DEMs distribuídos aos usuários ASTER, embora haja estudos no JPL/NASA buscando viabilizar o uso alternativo do ASTERDTM na linha de produção.

Aplicações
O projeto do ASTER atende a demandas em várias aplicações, desde muito específicas até multidis-ciplinares. Dados gerados sobre a reflectância, a emissi-vidade, a temperatura e a elevação da superfície terrestre podem ser convertidos em informações detalhadas, na forma de mapas, sobre o meio físico, com múltiplas 1e monitoramento agrícola), Meio Urbano (cadastro regional, mapeamento e monitoramento de pontos quentes e ilhas de calor urbanas), Meio Ambiente (monitoramento de florestas, queimadas, assoreamento de rios e lagos), entre outras.

A possibilidade de combinar informações de 14 diferentes faixas espectrais (entre o visível ao infravermelho termal), aliada à resolução de 15m e à possibilidade de geração de DEMs com extrema facilidade, coloca o sensor ASTER na fronteira de várias aplicações comerciais e acadêmicas, a um custo comparavelmente baixo. O uso dos dados ASTER ainda não foi suficientemente avaliado em diversas aplicações, o que deixa espaço para novas descobertas e inovações metodológicas.

Links úteis:

http://edcdaac.usgs.gov/aster/glovis.html – (USGS Global Visualization Viewer). Ferramenta para visualização de dados ASTER disponíveis para todo o planeta, no Nível 1B. Obs: não necessariamente o sistema é atualizado; várias cenas 1B em arquivo, de excelente qualidade, podem não ser exibidas neste visualizador.
http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome/ – (EROS Data Center – NASA/Earth Observing System Data Gateway). Sistema de busca para dados ASTER nos Estados Unidos. É permitido ao usuário realizar uma pesquisa muito rápida sobre a disponibilidade de dados (incluindo quick-looks das cenas) e, em seguida, encomendá-los pela internet.
http://asterweb.jpl.nasa.gov/ – (ASTER- Web do JPL-NASA). Informações sobre tipos de dados, processamento, aplicações e galeria de imagens produzidas a partir de dados ASTER. Observe com atenção ao documento ASTER User Handbook v2.0, que traz informações completas de como pesquisar, adquirir, processar e interpretar dados do ASTER.
http://edcdaac.usgs.gov/asterondemand/ – (Aster On-demand Gateway). Para solicitação de dados nos níveis de processamento 2 e 3, sem custos.
http://www.ersdac.or.jp/ – (Home Page do Earth Remote Sensing Data Analysis Center – ERSDAC). Órgão responsável pelo desenvolvimento e operações do ASTER no Japão.

Carlos Roberto Souza Filho é Chefe do Departamento de Geologia e Recursos Naturais (DGRN) e Coordenador do Laboratório de Processamento de Informações Georreferenciadas (LAPIG) do Instituto de Geociências da UNICAMP. Atua, desde 1999, como ‘Principal Investigator’ do sensor ASTER junto a NASA. beto@ige.unicamp.br