Sensoriamento Remoto

O SINAL REFLETIDO PELA SUPERFICIE DEPENDE:

RUGOSIDADE
CONSTANTE DIELETRICA
COMPRIMENTO DE ONDA
ÂNGULO DE DEPRESSAO
ORIENTAÇAO HV

 O que é radar
Radar ("Radio Detection And Ranging") é um sistema ativo de obtenção de imagens baseado na emissão artificial de ondas eletromagnéticas na faixa de frequência das micro-ondas.

 
Por quê se utiliza radar
Por se tratar de um sistema ativo, o Radar produz sua própria energia, sendo capaz de imagear em qualquer horário de dia, com nuvens e até chuva, independente das condições de iluminação solar. Outro fator é seu grande comprimento de onda, que por seu tamanho, não é barrado nem absorvido por partículas ou gases da atmosfera e possíveis anteparos na superfície, fornecendo uma imagem mais detalhada.

Quando a radiação eletromagnética atravessa materiais de diferentes densidades, a frequência não muda, mas a velocidade e o comprimento de onda mudam.
Quanto menor a freqüência do radar maior será a sua penetração. A penetração depende da umidade, da densidade da vegetação e do comprimento de onda. Assim comprimento de onda menores interagem com a superfície da vegetação e os comprimentos de onda mais longos, interagem com as parte inferiores da vegetação, podendo interagir também com o solo e subsolo.

Quais sistemas de radar existem?

• Os sistemas de radar podem ser imageadores, como o RAR E O SAR e não imageadores, como o altímetros.  
• RAR- Radar de abertura real, em que a área imageada é proporcional ao tamanho da antena emissora.
• Para se obter uma melhor resolução azimutal, ou se diminuía a distância entre o radar e o alvo, ou se aumentava o comprimento da antena.

SAR = Emprega uma antena pequena que sintetiza uma antena de centenas de metros, assim usando o movimento da plataforma pra transformar uma antena pequena em uma matriz de antenas unidas pra detectar o alvo. A antena pequena é mostrada em varias posições sucessivas ao longo da linha de voo, fazendo com que o alvo seja visto varias vezes. Quando em near range, o alvo é visto por menores números de elementos de antena e quando em far range, ele é visto por maiores números de elementos de antena. Essas posições são tratadas e seu resultado é o de uma resolução azimutal constante.

Processamento "multi-visada":  divide a abertura sintética em visadas e a imagem final é formada pela média das imagens de cada look, que são independentes entre si. Dessa forma diminui-se o ruído Speckle.

A escolha do comprimento de onda do radar, tem que ser compatível com o tamanho do alvo que se quer identificar.
Banda de comprimento x = melhor para variações texturais do solo
Banda de comprimento L = melhor para mapeamento geológico (feições grandes)
Banda de comprimento P = melhor para penetração na vegetação de uma mata

Quais aplicações em ciências ambientais são possíveis?

• Análise de estruturas geológicas (fraturas, falhas, dobras e foliações); litotipos, geomorfologia (relevo e solos) e hidrografia para pesquisa de recursos minerais;
• Avaliação do potencial dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos;
• Identificação de áreas para prospeção mineral.

Como são geradas as imagens de radar
Ao imagear uma superfície o RADAR envia através de uma antena, uma série de pulsos de fótons, que são descontínuos e se espalham pelo terreno com uma propagação que se alarga num formato de cone até atingir o alvo que está sendo iluminado e sendo então retroespalhado. A energia retroespalhada volta para a antena, que funciona tanto como emissora quanto receptora de sinal.  Esse pulsos são emitidos em intervalos constantes e conhecidos. Assim, como se conhece a velocidade da onda e o tempo de chegada do pulso de retorno refletido do alvo, se pode calcular a distancia do alvo até a antena e registrar sua posição no terreno. O mecanismo se resume em enviar, num intervalo de tempo programado, sucessivos pulsos de onda eletromagnética na direção do objeto, à medida que a plataforma se desloca.

Para cada pulso registrado é medido a sua intensidade. Para emitir esses pulsos de radiação eletromagnética, os radares utilizam uma pequena antena retangular, que é fixada na lateral da aeronave ou do satélite e que é apontada lateralmente em relação à direção da trajetória. Por isso, são chamados de radares de visada lateral e a imagem é oblíqua.

A necessidade de uma visada lateral existe por causa do fenômeno da ambiguidade, em que numa visada vertical, o pulso vertical de onda de radar chega no terreno e encontra o alvo mais próximo da aeronave. Em seguida, se existem dois alvos, de mesma distancia, mas posições diferentes, o pulso atinge simultaneamente esses alvos e os registra com sobreposição de tempo e de distancia, como se fosse o mesmo alvo, fazendo com que esse par de alvos sejam registrados na imagem com posições distorcidas.   

Uma chave liga a antena para emitir o pulso de alta potência, marca o tempo e desliga para registrar o sinal de volta do pulso e o seu tempo de retorno. O sinal de retorno do terreno é bem mais fraco que o enviado e deve ser amplificado significativamente.

Polarizaçao da Onda:
No radar, quando um pulso de energia sai da antena, o vetor do seu campo elétrico é controlado por um cristal polarizador com um eixo de transmissão que pode ser horizontal ou vertical e faz vibrar a onda em uma direção também horizontal ou vertical. A onda é chamada de polarizada e a maioria dos pulsos é plano-polarizada, ou seja, se ela foi emitida como horizontal, deve retornar como horizontal e sua polarização fica como HH (mais aconselhável para a superfície terrestre) e tem também a polarização plano-paralela que é VV (mais recomendável para a superfície do mar). Quando o pulso chega no alvo, ele despolariza e pode voltar para a antena com uma intensidade maior e uma direção diferente, sendo VH ou HV, resultado de uma polarização cruzada. Essas formas de imagens multipolarizadas aumentam a chance de discriminação dos materiais, em função das variações de rugosidade da superfície. A vegetação tende a mostrar diferentes respostas nas polarizações pelos múltiplos retroespalhamentos dos galhos e folhas.

[pic 1]

Geometria de Imageamento: Parametros sobre o envio do pulso de radar pela antena, que definem as características da imagem:

Direção de azimute: Direção de voo da plataforma, sendo a área mais próxima a antena chamada Near Range e a mais distante Far Range.

Direção de visada ou alcance: Direção de iluminação pela qual o pulso do radar se propaga. A regra básica para se ter um melhor imageamento e um melhor contraste dos alvos é colocar o pulso na direção mais ortogonal possível à orientação dos alvos.