SATÉLITE SINO BRASILEIRO DE RECURSO TERRESTRE - CBERS

             O desenvolvimento de tecnologia espacial traz benefícios para várias áreas do conhecimento: Telecomunicações, previsão do tempo e clima, meio ambiente, medicina, indústria entre outros. Os programas espaciais servem de motor para inovação tecnológica. Eles desenvolvem inúmeras matérias, máquinas e produtos que beneficiam a indústria e os consumidores (FLORENZANO, 2007).

              Segundo Florenzano (2007), desde a década de 1960 o Brasil desenvolve pesquisa no campo da ciência espacial, o que tem justificado a sua participação no seleto grupo dos países que dominam o conhecimento sobre o ciclo de desenvolvimento de um satélite artificial. Esses países cooperam e negociam entre si na área da ciência e tecnologia espacial. Com esse conhecimento, o Brasil deixa de ser um simples usuário das tecnologias espaciais, aumenta a sua soberania e independência e, consequentemente, o poder de barganhar e condições de competir (FLORENZANO, 2007). O Brasil é o único país em desenvolvimento convidado para participar do programa da Estação Espacial Internacional. Um dos exemplos que podem ser citados a respeito das pesquisas espacial brasileira é o programa CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite) ou (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres).

               O programa CBERS é resultado da cooperação técnica entre o Brasil e a China. Através do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e a Academia Chinesa de Tecnologia Espacial (CAST) o Brasil e a China iniciaram construção de satélites de sensoriamento remoto de recursos terrestres.

                  Inicialmente o programa CBERS previa o desenvolvimento e a construção de apenas dois satélites de sensoriamento remoto os CBERS-1 e 2. Estes satélites são idênticos em sua constituição técnica, missão no espaço e em suas cargas úteis (equipamentos que vão a bordo, como câmeras, sensores, computadores entre outros equipamentos voltados para experimentos científicos). Os equipamentos foram dimensionados para atender às necessidades dos dois Países e também para permitir o ingresso no emergente mercado de imagens de satélites até então dominado pelos que integram o bloco das nações desenvolvidas (INPE, 2012).

                 Contudo, devido ao sucesso da missão, em 2002 foi assinado um acordo para continuidade do programa, que ainda prevê o lançamento de mais dois satélites a partir de 2010: O CBERS-3 e o CBERS-4. Os satélites dessa missão são equipados com sensores de diferentes resoluções espaciais que podem cobrir o planeta em menos de cinco dias e ao mesmo tempo produzir informações mais detalhadas em uma visada mais estreita.

                  Todavia, o Brasil e a China, em 2004, decidiram construir o CBERS-2B e lançá-lo em 2007. O CBERS-2B inovou em relação aos seus antecessores por incluir em sua carga-útil o sensor HRC que oferece imagens com resolução espacial de 2,7 metros. Outras melhorias são: um novo sistema de gravação de posicionamento, que inclui GPS (Global Positioning System) e sensor de estrela. O projeto e lançamento do satélite CBERS-2B foi executado para garantir o fornecimento de imagens aos usuários, órgãos públicos e empresas que fazem uso sistemático das imagens do CBERS-2, devido à superação da vida útil desse satélite e possibilidade de encerramento no fornecimento de imagens, comprometendo os projetos e metodologias desenvolvidas. O CBERS-2B operou até o começo de 2010 (INPE, 2012).

               Segundo o Instituto de Pesquisa espacial, os satélites CBERS-3 e 4 devem possui novas cargas úteis, pois, há uma nova divisão de investimentos de recursos entre o Brasil e a China. Cada País deve investir 50% na construção destes satélites. O lançamento do CBERS-3 está com cronograma de lançamento previsto para fins de 2012, momento em que o CBERS-2 já tivesse deixado de funcionar, com prejuízo para ambos os países e para os inúmeros usuários do CBERS.

               De acordo com Agencia Espacial Brasileira, o satélite CBERS 3 irá possuir uma moderna e complexa câmera imageadora. O equipamento, feito na matriz da “Opto” em São Carlos, coloca o Brasil entre os 10 países do mundo a dominar a tecnologia de imageamento aeroespacial. De nome MUX (de multiespectral), a câmera começou a ser desenvolvida em 2004, e irá promover o monitoramento ambiental e gerenciamento de recursos naturais. Essa câmera foi enviada para China no final de março à China de 2012. Trata-se da primeira câmera no gênero inteiramente desenvolvida e produzida no País. O satélite CBERS 3 tem lançamento programado para novembro deste ano e será levado à órbita por meio do foguete chinês “Long March” (EMBRAPA, 2012).

                 A câmera “MUX” pesa mais de 120 kg e é capaz de fazer imagens com 20 metros de resolução do solo, a mais de 750 km de altitude. Desconsiderando a curvatura da Terra e as nuvens (para exemplificar), seria como se, de São Carlos/SP, fosse possível enxergar um ônibus em Brasília (DF). A faixa de largura imageada, extensão do território visto em uma linha na imagem, é de 120 km de largura (Scussel, 2012).

                   De acordo com Instituto de Pesquisa espacial, em outubro de 2011, foram enviados para o Instituto 529 os primeiros equipamentos de voo desenvolvidos, fabricados e testados pela indústria brasileira para que, juntamente com os equipamentos chineses, fossem instalados na estrutura do satélite e iniciados os testes elétricos. A integração e alguns os testes do satélite CBERS 3 são realizados no LIT (Laboratório de Integração e Teste), do INPE, em São José dos Campos. Contudo, o satélite CBERS 4 segue em ritmo normal de construção (mundogeo, 2012).

                    A série dos satélites CBERS 1 e 2 levavam a bordo três tipos de sensores: Câmera imageadora de alta resolução (CCD), câmera imageador por varredura de média resolução (IRMSS) e câmera imageador de amplo campo de visada (WFI). No satélite CBERS 2B a câmera imageador por varredura de média resolução (IRMSS) foi substituída pela câmera pancromática de alta resolução (HRC). O satélite CBERS leva também a bordo um sistema de coleta de dados que retransmite, em tempo real, dados ambientais coletados na Terra por pequenas estações autônomas.

- Vegetação: identificação de áreas de florestas, alterações florestais em parques, reservas, florestas nativas ou implantadas, quantificações de áreas, sinais de queimadas recentes.

- Agricultura: identificação de campos agrícolas, quantificação de áreas, monitoramento do desenvolvimento e da expansão agrícola, quantificação de pivôs centrais, auxílio em previsão de safras, fiscalizações diversas.

- Meio ambiente: identificação de anomalias antrópicas ao longo de cursos d´água, reservatórios, florestas, cercanias urbanas, estradas; análise de eventos episódicos naturais compatíveis com a resolução da Câmera, mapeamento de uso do solo, expansões urbanas.

- Água: identificação de limites continente, estudos e gerenciamento costeiros, monitoramento de reservatórios.

- Cartografia: dada a sua característica de permitir visadas laterais de até 32º a leste e a oeste, em pequenos passos, possibilita a obtenção de pares estereoscópicos e a consequente análise cartográfica. Essa característica também permite a obtenção de imagens de certa área no terreno em intervalos mais curtos, o que é útil para efeitos de monitoramento de fenômenos dinâmicos.

- Geologia e solos: apoio a levantamentos de solos e geológicos.

- Educação: geração de material de apoio a atividades educacionais em geografia, meio ambiente, e outras disciplinas.

              O IRMSS (Imageador por Varredura de Média Resolução), presente nos CBERS-1 e 2, tem duas bandas espectrais na região do infravermelho médio e uma pancromática, com 80 metros de resolução espacial, mais uma banda na região do infravermelho termal com 160 metros. Suas aplicações são as mesmas da CCD, com as devidas adaptações. Outras aplicações são:

- Análise de fenômenos que apresentem alterações de temperatura da superfície.

- Geração de mosaicos estaduais.

- Geração de cartas-imagens.

               O WFI (Imageador de Amplo Campo de Visada) pode imagear grandes extensões territoriais, de 890 km. Essa característica torna o WFI muito interessante para observar fenômenos cuja magnitude ou interesse seja nas escalas macro-regionais ou estaduais. Em função dessa ampla cobertura espacial, sua resolução temporal também tem um ganho, pois, pode gerar imagens de uma dada região em menos de cinco dias de intervalo.

Entre as aplicações, podem ser mencionadas:

- Geração de mosaicos nacionais ou estaduais.

- Geração de índices de vegetação para fins de monitoramento.

- Monitoramento de fenômenos dinâmicos, como safras agrícolas, queimadas persistentes.

- Sistema de alerta, em que a imagem WFI serve como indicativo para a aquisição de imagens de mais alta resolução da CCD ou do IRMSS.

- Acoplamento a outros sistemas mundiais de coleta de dados de baixa a média resolução.

                    A HRC (Câmera Pancromática de Alta Resolução) pode imagear uma faixa relativamente estreita - 27 km, mas com altíssima resolução, de 2,7 de dimensão de pixel. O modo de operação está estabelecido em uma revisita de 130 dias. Ou seja, ao longo do ano será possível ter ao menos duas coberturas completas do país.

Entre as aplicações, podem ser mencionadas:

- Geração de mosaicos nacionais ou estaduais detalhados.

- Atualização de cartas temáticas e outros tipos de cartas.

- Geração de produtos para fins de planejamento local ou municipal.

- Aplicações urbanas e de inteligência.

s imagens CBERS 2B possuem resoluções (espacial, espectral, radiométrica e temporal) e demais características (área imageada) de acordo com tabela 2 abaixo.

A Câmera Imageadora de Alta Resolução (CCD), por possuir uma boa resolução espacial – 20 metros – em quatro bandas espectrais, mais uma pancromática, presta-se à observação de fenômenos ou objetos cujo detalhamento seja importante. Por possuir um campo de visada de 120 km, auxilia nos estudos municipais ou regionais. Dada a sua frequência temporal de 26 dias, pode servir de suporte na análise de fenômenos que tenham duração compatível com esta resolução temporal. Essa resolução temporal pode ser melhorada, pois a CCD tem capacidade de visada lateral. Suas bandas estão situadas na faixa espectral do visível e do infravermelho próximo, o que permite bons contrastes entre vegetação e outros tipos de objetos. Destacam-se como aplicações potenciais da CCD:

Os satélites sino-brasileiros são baseados em Plataformas de Coleta (PCDs) que adquirem e remetem os dados às Estações do INPE localizadas em Cuiabá e em Alcântara. Na sequencia ocorre a transmissão para a Unidade do INPE localizada em Cachoeira Paulista, onde os dados são tratados e encaminhados ao público interessado.

Os satélites CBERS estão a uma altitude de 778 km e possui uma órbita quase polar, com inclinação de cerca de 98,504 graus, em relação ao plano do equador. Sua órbita é síncrona com o sol com o horário local médio de sua passagem são às 10h: 30. A Figura 2 mostra esquema de uma órbita circular, quase polar utilizado pelos satélites sino-brasileiro CBERS.

As imagens dos satélites CBERS 2 e 2B podem ser obtidas gratuitamente no endereço www.cbers.inpe.br. Desde 2001 as imagens são distribuídas aos usuários em território nacional e internacional. De acordo com INPE (2011), já foram distribuídas mais de meio milhão de imagens CBERS para cerca de 20 mil usuários de várias instituições públicas e privadas, comprovando os benefícios econômicos e sociais da oferta gratuita de dados. Apenas em 2008, já foram distribuídas cerca de 110 mil imagens CBERS. Em média, têm sido registrados diariamente 650 downloads no Catálogo CBERS e a cada mês aumentam os pedidos de imagens (INPE, 2012).

Esses dados são distribuídos em forma de uma imagem, semelhante a uma fotografia, em diferentes bandas ou canais em preto e branco. A quantidade de energia refletida pelos objetos vai determinar a sua representação nessas imagens em diferentes tons de cinza, entre o branco (quando reflete toda a energia) e o preto (quando absorve toda a energia) (JENSEN, 2009). As bandas das imagens dos satélites sino-brasileiro 2 e 2B possuem características de acordo com Quadro 2 abaixo.

 Continuação do quadro Acima....

Atualmente, com o crescente uso de imagem digital e de softwares de processamento de imagem o usuário pode testar vários tipos de composição colorida, a partir das imagens disponíveis em nível de cinza (preto e branco). Ao projetar e sobrepor as imagens dos satélites CBERS 2 ou 2B, através de um filtro colorido vermelho, azul e verde (cores primárias), é possível gerar imagens coloridas.

Segundo Fitz (2008), as composições coloridas facilitam a análise por meio do uso da cor e permitem que em uma única imagem sejam integradas as informações provenientes de três bandas espectrais diferentes. Por outro lado, elas podem camuflar determinados objetos e dificultar sua identificação. Por isso, é importante analisar uma composição colorida junto com as imagens que a originaram.

Com relação ao filtro colorido vermelho, azul e verde pode-se realizar a composição colorida verdadeira-cor ou falsa-cor. Segundo Silva (2007), a composição falsa-cor é realizada para imagem de satélite, sendo utilizados os canais RGB para diferentes bandas. Neste sentido é possível melhorar a visualização das diferentes feições terrestres existentes na área, e ainda identificar diferentes tipos de uso, sendo a base para a elaboração do Mapa de Uso, Ocupação do Solo, Delimitação da Área e etc.

Esta combinação de bandas consiste de uma seleção cuidadosa, observando se esta seleção contenha as informações espectrais realmente desejadas. E importante também salientar a necessidade de se selecionar a alocação de cores que tenham uma melhor percepção ao olho humano, embora, as informações contidas numa imagem sejam sempre as mesmas, não importando a combinação de bandas e alocação de cores (SILVA et al., 2007).

Com as imagens do satélite sino-brasileiro CBERS pode-se realizar a composição colorida trabalhando no espaço RGB. Neste tem-se que um dado pixel de uma imagem terá associado a si um valor compreendido entre 0 e 225 em cada uma das três cores desse espaço. O Quadro 3 apresenta algumas das combinações possíveis com imagens CBERS, a partir dos canais R (vermelho), B (azul), G (verde).

 

Segundo Fitz (p.129, 2007), a combinação de bandas do satélite vai depender, portanto das necessidades do usuário e de sua percepção visual. Para isso, a interpretação das imagens necessitará de profissionais bastantes componentes em termo de conhecimento, capacidade de análise e domínio das tecnologias.

Como se pode perceber, as imagens digitais do satélite sino-brasileiro CBERS 2 e 2B, obtidas pelo sensoriamento remoto, permite determinar recursos que possibilitam ao ser humano superar suas limitações de visualização de grandes áreas.

Todavia, com as imagens dos satélites sino-brasileiros pode-se ainda realizar uma técnica processamento de fusão de imagens. Segundo Fonseca et. al. (2000), tal processamento pode ser utilizado visando melhorar a resolução espacial. As técnicas de fusão possibilitam integrar a melhor resolução espacial da banda pancromática com a melhor resolução espectral das demais bandas, produzindo imagem colorida que reúne ambas as características. Pode-se observar que, as imagens fusionadas apresentam uma riqueza de detalhes, integrando a resolução espacial da banda pancromática com a resolução espectral das bandas espectrais, produzindo uma imagem colorida que combina as duas características.

Ou seja, com as imagens CCD e HRC fusionadas procura-se melhorar a qualidade espacial e espectral da área de estudo. O resultado é o aumento da resolução espacial de modo a preservar a informação espectral na imagem.

Referências Bibliográficas

EMBRAPA- CBERS - China-Brazil Earth Resources Satellite. Disponível em: . Acesso em: 09 jun. 2012.

FREITAS, L. O. Avaliação da Utilização de Imagens CBERS em Estudos de Uso e Cobertura do Solo. Monografia apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de especialista em Geoprocessamento. Departamento de Cartografia. Instituto de Geociências. Universidade Federal de Minas Gerais, 2010. UFMG.

FITZ, Paulo. Geoprocessamento sem Complicação. São Paulo: Oficina do Texto, 2008;

FLORENZANO, Teresa. Iniciação em sensoriamento remoto. São Paulo: Oficina do Texto, 2007.

JENSEN, John R.: Sensoriamento Remoto do Ambiente: Uma Perspectiva em Recursos Terrestres - São Paulo – SP; Editora Parêntese; 2009. 598 p.

LEONARDI, F. Fusão de Imagens CBERS 2B: CCD-HRC. Anais XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil, 25-30 abril 2009, INPE, p. 6951-6958.

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SILVA, L. G. MARTINS, A. K. Identificação da composição colorida de imagem CBERS-2 na dinâmica de ocupação territorial em sub-bacia hidrográfica. Anais XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Florianópolis, Brasil, 21-26 abril 2007, INPE, p. 1141-1145.

SEVERINO, A. J. Metodologia do trabalho científico. 21 ed. São Paulo: Cortez, 2000.

INPE. CBERS: Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres. Disponível em: . Acesso em: 09 jun. 2012.

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INPE. OBT. CBERS. Disponível em: . Acesso em: Acesso em: 09 jun. 2012.