Falar a respeito do tema calor ainda pode trazer confusão para algumas pessoas. Em termologia, calor está ligado à transferência de energia térmica de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura, ou seja, calor é a energia em trânsito. Para melhor assimilação, vamos ao seguinte exemplo: Show Vamos imaginar que, em um sistema isolado (dentro de uma caixa de isopor, por exemplo), foram colocados dois objetos. O objeto A, à temperatura de 200°C; e o objeto B, à temperatura de 20ºC. De acordo com a lei zero da termodinâmica, com o passar do tempo, a temperatura do objeto A diminui enquanto que a temperatura do objeto B aumenta, até que ambos atinjam a mesma temperatura, ficando em equilíbrio térmico. A energia que se transferiu do objeto A para o objeto B é chamada de calor ou energia térmica. Tópicos deste artigo
Mapa Mental: Calor *Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui! Transmissão de CalorPara que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação. A irradiação é a propagação de ondas eletromagnéticas que não precisam de meio para se propagar, enquanto que a condução e a convecção são processos de transferência que necessitam de um meio material para se propagar. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) ConduçãoQuando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, as moléculas do corpo mais quente, colidindo com as moléculas do corpo mais frio, transferem energia para este. Esse processo de condução de calor é denominado condução. No caso dos metais, além da transmissão de energia de átomo para átomo, há a transmissão de energia pelos elétrons livres, ou seja, são os elétrons que estão mais afastados do núcleo e que são mais fracamente ligados aos núcleos, portanto, esses elétrons, colidindo entre si e com átomos, transferem energia com bastante facilidade. Por esse motivo, o metal conduz calor de modo mais eficiente do que outros materiais. ConvecçãoDa mesma forma que o metal, os líquidos e os gases são bons condutores de calor. No entanto, eles transferem calor de uma forma diferente. Esta forma é denominada convecção. Esse é um processo que consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Por exemplo, vamos considerar uma vasilha que contenha água à temperatura inicial de 4°C. Sabemos que a água acima de 4ºC se expande, então ao colocarmos essa vasilha sobre uma chama, a parte de baixo da água se expandirá, tendo sua densidade diminuída e, assim, de acordo com o Princípio de Arquimedes, subirá. A parte mais fria e mais densa descerá, formando-se, então, as correntes de convecção. Como exemplo de convecção temos a geladeira, que tem seu congelador na parte de cima. O ar frio fica mais denso e desce, o ar que está embaixo, mais quente, sobe. IrradiaçãoPodemos dizer que a irradiação térmica é o processo mais importante, pois sem ela seria praticamente impossível haver vida na Terra. É por irradiação que o calor liberado pelo Sol chega até a Terra. Outro fator importante é que todos os corpos emitem radiação, ou seja, emitem ondas eletromagnéticas, cujas características e intensidade dependem do material de que é feito o corpo e de sua temperatura. Portanto, o processo de emissão de ondas eletromagnéticas é chamado de irradiação. A garrafa térmica é um bom exemplo de irradiação térmica. A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por condução. As partes interna e externa da garrafa são espelhadas para evitar a transmissão de calor por irradiação.
*Mapa Mental por
Rafael Helerbrock INTRODU��O AO SENSORIAMENTO REMOTO INTRODU��O AO SENSORIAMENTO REMOTO CARLOS ALBERTO STEFFEN RADIA��O SOLAR O Sol � a principal fonte de energia para todo o sistema solar e, devido � sua elevada temperatura, gera uma grande quantidade de energia que � irradiada para todo o espa�o. Propagando-se pelo v�cuo com uma velocidade pr�xima de 300.000 km/s a energia radiante, tamb�m chamada radia��o solar, atinge a Terra onde � em parte refletida de volta para o espa�o e em parte absorvida pelos objetos terrestres transformando-se em calor ou outras formas de energia. Por exemplo, a radia��o solar ao ser absorvida pela �gua do oceano se transforma em calor que a faz evaporar formando as nuvens e estas, ao se precipitarem na forma de chuva alimentam os reservat�rios das usinas hidroel�tricas; a �gua acumulada nos reservat�rios cont�m energia mec�nica potencial que ao se precipitar atrav�s dos geradores da usina � transformada em energia el�trica e ent�o transportada (por fios el�tricos) para outros lugares onde novas transforma��es podem gerar luz, calor, acionar motores, etc. A energia radiante tamb�m pode ser gerada na Terra por objetos aquecidos ou atrav�s de outros fen�menos f�sicos. Por exemplo, o filamento de uma l�mpada se torna incandescente ao ser percorrido por uma corrente el�trica, gera energia radiante, sob a forma de luz, que ilumina os objetos ao redor. LUZ E RADIA��O Isaac Newton (1642-1727), um dos maiores cientistas de todos os tempos, provou que a radia��o solar poderia ser separada (dispersa) em um espectro colorido, como acontece num arco-�ris. Sua experi�ncia, mostrou que a radia��o solar vis�vel (luz branca) � uma mistura de luzes de cores diferentes. Experimentos realizados posteriormente mostraram que o espectro solar cont�m outros tipos de radia��o invis�veis, como a ultravioleta e a infravermelha (figura 1).
Figura 1. Dispers�o da radia��o solar. Observe na figura 2 que ao agitar uma corda voc� transfere energia para ela e esta energia se propaga formando ondas ao longo da mesma. Se voc� observar com cuidado ver� que as ondas que se formam tem uma geometria que se repete em ciclos de mesmo comprimento ao longo da corda. Esse comprimento de onda depende da freq��ncia com que voc� agita a corda e tamb�m da velocidade com que as ondas podem se propagar atrav�s dela (numa corda fina as ondas se propagam mais rapidamente que numa grossa). Desta forma, uma propaga��o ondulat�ria de energia pode ser caracterizada pelo comprimento ou freq��ncia das ondas que se formam. Para produzir ondas curtas voc� precisa agitar a corda com freq��ncia mais alta, isto �, transferir mais rapidamente energia para a corda; por isso, as ondas de comprimento de onda curto transportam mais energia por segundo. Diferente dos outros tipos de energia que dependem de um meio material (como a corda) para se propagar de um lugar para outro, a energia radiante pode se deslocar atrav�s do v�cuo; neste caso, os f�sicos dizem que a radia��o se propaga atrav�s de um meio denominado campo eletromagn�tico e, por isso, � tamb�m denominada radia��o eletromagn�tica (REM).
Figura 2. Propaga��o da energia. Os comprimentos de onda da radia��o eletromagn�tica podem ser t�o pequenos que s�o medidos em sub-unidades como o nanometro (1nm = 0.000000001m) ou o micrometro (1mm = 0.000001m). Por outro lado as freq��ncias podem ser t�o altas que s�o medidas em Gigahertz (1Ghz = 1.000.000.000 de ciclos por segundo) ou Megahertz (1MHz = 1.000.000 de ciclos por segundo). Se organizarmos todo o nosso conhecimento sobre os diferentes tipos de radia��o eletromagn�tica, teremos um gr�fico como o da figura 3, denominado EspectroEletromagn�tico, que foi constru�do com base nos comprimentos de onda (ou freq��ncias) das radia��es conhecidas. O espectro est� dividido em regi�es ou bandas cujas denomina��es est�o relacionadas com a forma com que as radia��es podem ser produzidas ou detectadas (com certeza voc� j� ouviu falar em muitos desses nomes, apenas n�o sabia que se tratavam de coisas da mesma natureza).
Figura 3. O espectro eletromagn�tico. Podemos destacar algumas bandas do espectro e suas caracter�sticas mais not�veis:
LUZ E COR O sistema visual do homem e dos animais terrestres � sens�vel a uma pequena banda de radia��es do espectro eletromagn�tico situada entre 400nm e 700nm e denominada luz. Dependendo do comprimento de onda, a luz produz as diferentes sensa��es de cor que percebemos. Por exemplo, as radia��es da banda entre 400nm at� 500nm, ao incidir em nosso sistema visual, nos transmitem as v�rias sensa��es de azul e cian, as da banda entre 500nm e 600nm, as v�rias sensa��es de verde e as contidas na banda de 600nm a 700 nm, as v�rias sensa��es de amarelo, laranja e vermelho. Uma propriedade importante das cores � que estas podem ser misturadas para gerar novas cores. Escolhendo tr�s cores b�sicas (ou prim�rias) como o azul, o verde e o vermelho, a sua mistura em propor��es adequadas pode gerar a maioria das cores encontradas no espectro vis�vel. Como voc� pode ver na figura 4, os matizes formados podem ser agrupados em amarelo (Y), cian (C) e magenta (M), este �ltimo n�o encontrado no espectro vis�vel. A mistura das tr�s cores prim�rias forma o branco (W).
Figura 4. Mistura de cores. ASSINATURAS ESPECTRAIS Quando a radia��o interage com um objeto, pode ser refletida, absorvida ou mesmo transmitida (no caso de objetos transparentes). Em geral a parte absorvida � transformada em calor ou em algum outro tipo de energia e a parte refletida se espalha pelo espa�o. O fator que mede a capacidade de um objeto de refletir a energia radiante indica a sua reflect�ncia, enquanto que a capacidade de absorver energia radiante � indicada pela sua absort�ncia e, da mesma forma, a capacidade de transmitir energia radiante � indicada pela sua transmit�ncia. Certamente um objeto escuro e opaco tem um valor baixo para a reflect�ncia, alto para a absort�ncia e nulo para a transmit�ncia. A reflect�ncia, absort�ncia e a transmit�ncia costumam ser expressas em percentagem (ou por um n�mero entre 0 e 1). Podemos medir a reflect�ncia de um objeto para cada tipo de radia��o que comp�e o espectro eletromagn�tico e ent�o perceber, atrav�s dessa experi�ncia, que a reflect�ncia de um mesmo objeto pode ser diferente para cada tipo de radia��o que o atinge. A curva a da figura 5 mostra como uma folha verde tem valores diferentes de reflect�ncia para cada comprimento de onda, desde o azul at� o infravermelho pr�ximo. Esse tipo de curva, que mostra como varia a reflect�ncia de um objeto para cada comprimento de onda, � denominada assinatura espectral e depende das propriedades do objeto.
Figura 5. Assinaturas espectrais. Analisando a assinatura espectral da folha verde na figura 5, podemos explicar as raz�es para as varia��es encontradas: na banda vis�vel (B, G e R), a pequena reflect�ncia (maior absort�ncia) � produzida por pigmentos da folha (clorofila, xantofila e carotenos) enquanto que na banda infravermelha (IR), a maior reflect�ncia resulta da intera��o da radia��o com a estrutura celular superficial da folha. Duas caracter�sticas not�veis resultam dessa assinatura espectral: 1- a apar�ncia verde da f�lha, e por extens�o da vegeta��o, est� relacionada com a sua maior reflect�ncia nessa banda (G) e � produzida pela clorofila, 2- a elevada reflect�ncia na banda infravermelha (IR) est� relacionada com os aspectos fisiol�gicos da folha e varia com o seu conte�do de �gua na estrutura celular superficial; por isso � um forte indicador de sua natureza, est�gio de desenvolvimento, sanidade, etc. Veja na curva b da mesma figura a assinatura espectral de uma folha seca. Voc� seria capaz de explicar a raz�o das mudan�as? Veja ainda nessa figura, a curva c que mostra a assinatura espectral de uma amostra de solo; no caso do exemplo trata-se de um tipo de solo contendo ferro e pouca mat�ria org�nica. C�MARAS DIGITAIS Na figura 6, que mostra a estrutura do olho humano, voc� pode perceber como as imagens dos objetos observados s�o formadas. Cada ponto do objeto reflete luz em todas as dire��es e parte dessa luz refletida atinge o olho sendo focalizado pelo cristalino (uma lente org�nica) sobre o fundo do olho numa regi�o chamada retina. Desta forma, o conjunto de todos os pontos projetados sobre a retina formam uma imagem do objeto. Na retina, milh�es de c�lulas sens�veis � luz s�o estimuladas pela imagem e transmitem sinais nervosos para o c�rebro, atrav�s do nervo �ptico .No c�rebro esses sinais s�o interpretados como sensa��es de forma, brilho e cor em fun��o de nossa experi�ncia visual. No fundo do olho, a retina � recoberta por dois tipos de c�lulas: os cones e os bastonetes. Os cones est�o divididos em grupos sens�veis ao azul, ao verde e ao vermelho; assim, quando a imagem de um objeto colorido � projetado sobre a retina, as c�lulas correspondentes �s cores da imagem s�o excitadas e enviam para o c�rebro os sinais nervosos respectivos que s�o interpretados como sensa��es adicionais de cor. Os bastonetes n�o tem sensibilidade para cores, entretanto tem maior sensibilidade para detectar sinais luminosos fracos e s�o respons�veis pela vis�o noturna. Voc� certamente j� ouviu falar que "� noite todos os gatos s�o pardos; tente justificar isso!
Figura 6. O sistema visual humano. Com o desenvolvimento da tecnologia das c�maras digitais, o processo fotogr�fico est� sofrendo transforma��es muito importantes que aumentam a sua flexibilidade e aplica��es. Compare a a c�mara digital, mostrada na figura 7, com a c�mara convencional da mesma figura. Veja que as partes �pticas s�o iguais, entretanto no lugar do filme � utilizado um chip CCD. Um chip CCD � um dispositivo eletr�nico composto de milhares de pequenas c�lulas sens�veis � radia��o, tamb�m chamadas de detetores, dispostas numa matriz (linhas e colunas). Quando uma imagem � projetada sobre o chip, cada detetor � ativado gerando uma pequena carga el�trica proporcional ao brilho da parte da imagem projetada sobre ele. Um componente eletr�nico da c�mara, l� rapidamente o valor da carga de cada detetor e a registra num dispositivo de mem�ria f�sica (cart�o de mem�ria, disquete, fita magn�tica, disco �ptico) na forma de um arquivo de computador, Esses arquivos podem ent�o ser lidos por um programa do computador que torna as imagens vis�veis para serem analisadas, modificadas e impressas.
Figura 7. C�mara convencional e c�mara digital CCD. Quando um computador l� o arquivo da imagem digital, esta � exibida no monitor como um conjunto de c�lulas organizadas em uma matriz de linhas e colunas equivalente � do chip CCD. Cada c�lula dessa matriz � denominada PIXEL (de picture cell) e o seu brilho (tonalidade) � proporcional ao valor ou n�vel digital registrado na c�lula correspondente do chip CCD. N�o � dif�cil perceber que uma c�mara digital cujo chip CCD tem poucos detetores sens�veis, produz imagens pouco detalhadas como a da figura 8b; por outro lado, se o chip tem uma grande quantidade de detetores a imagem exibir� detalhes que antes n�o podiam ser percebidos, como mostra a figura 8a. A qualidade da imagem relacionada com a sua capacidade de registrar detalhes de uma cena � denominada resolu��o geom�trica ou espacial. Essa resolu��o da imagem depende da qualidade �ptica da c�mara e do n�mero de detetores do chip CCD. Muitas v�zes a resolu��o da imagem costuma ser expressa pelo tamanho do elemento da cena representada por um p�xel; por exemplo, se cada p�xel da imagem 8b representa uma parte da cena de 1mm x 1mm ent�o costuma se dizer que a imagem tem resolu��o de 1mm.
Figura 8. Pixel e resolu��o na imagem digital. Uma c�mara como o da figura 7 gera imagens pancrom�ticas (todas as cores) em tons de cinza, como as da figura 8, entretanto a sua configura��o pode ser modificada para que produza imagens coloridas. Veja no arranjo da figura 9 que a luz proveniente da cena � separada por um dispositivo �ptico, formado por prismas e filtros, em tr�s componentes. Escolhendo filtros adequados para as cores prim�rias azul, verde e vermelho, uma imagem da cena, em cada uma dessas tr�s bandas, � projetada sobre o chip CCD correspondente. A leitura dos chips pelo sistema eletr�nico gera tr�s imagens monocrom�ticas (relativas a uma cor) da cena que s�o gravadas em um arquivo de computador.
Figura 9. Uma c�mara digital colorida. Para entender como essas tr�s imagens podem ser compostas para sintetizar uma �nica imagem colorida no computador observe a figura 10. A tela do monitor � composta de milhares de pequenas c�lulas coloridas (azul, verde e vermelho) dispostas em trincas como em D. Quando o computador superp�e as imagens das tr�s bandas no monitor, as c�lulas de cada cor, brilham com intensidades proporcionais aos n�veis digitais de cada p�xel da imagem monocrom�tica correspondente e o resultado percebido � uma imagem colorida. Se voc� olhar para a tela do monitor com uma lente de aumento poder� observar essas trincas, entretanto sem a lente, cada uma delas funciona como se fosse um �nico pixel j� que o seu sistema visual n�o tem resolu��o suficiente para perceb�-las. Resumindo: decomp�e-se a imagem para registr�-la e comp�e-se os registros para exibi-la de forma colorida. No exemplo da figura 10 voc� pode perceber que as imagens da vegeta��o nas componentes A, B e C guardam estreita rela��o com a assinatura espectral da folha mostrada na figura 5. Note que em A, a vegeta��o aparece escura, na B onde a reflect�ncia � maior aparece em tonalidade mais clara e na imagem C, onde a clorofila absorve a radia��o vermelha, aparece novamente mais escura; com base na figura 4, � f�cil entender porque a vegeta��o aparece verde na imagem colorida. Como exerc�cio, tente justificar a apar�ncia da �rea de solo preparado que aparece na imagem colorida.
Figura 10. Sintetizando uma imagem colorida. C�MARAS N�O CONVENCIONAIS Um sensor remoto � um sistema opto-eletr�nico utilizado para gerar imagens ou outro tipo de informa��es, sobre objetos distantes. A c�mara digital que analisamos pode ser considerada como um sensor remoto quando instalada em uma aeronave para fotografar a superf�cie da Terra; entretanto esse sensor remoto seria ainda muito simples e gerando imagens coloridas apenas na parte vis�vel do espectro. A figura 11 mostra como a nossa c�mara digital pode ser aperfei�oada para obter imagens que incluam a banda infravermelha (muito importante para o estudo da vegeta��o). Para isto, o nosso sistema sensor foi modificado para incluir um filtro e um chip CCD, sens�vel � radia��o infravermelha, no lugar do filtro e do chip CCD da banda azul. Neste caso, os filtros dicr�icos fazem uma separa��o preliminar das bandas em verde, vermelha e infravermelha e os filtros secund�rios separam com maior precis�o as bandas desejadas. As imagens geradas nos 3 chips CCD s�o ent�o armazenados em um arquivo compat�vel com computador da mesma forma que na c�mara convencional. Como n�o existe uma cor b�sica correspondente ao infravermelho, um artif�cio � utilizado na hora de observar a imagem obtida no computador. Utilizamos a cor b�sica azul para representar o registro da banda verde, a cor verde para representar o registro da banda vermelha e a cor vermelha para representar o registro da banda infravermelha. Voc� pode ver que a imagem produzida desta forma, na figura 12, tem as formas e textura esperadas entretanto, as cores n�o correspondem � nossa experi�ncia visual e por isso esse tipo de imagem � denominada falsa-cor. Imagens constru�das com a banda infravermelha podem ter uma quantidade muito maior de informa��es tem�ticas que as convencionais (de cores naturais); entretanto, � importante ressaltar que o significado dessas cores e suas varia��es, deve ser analisado com base no conhecimento das assinaturas espectrais dos objetos, para que possamos extrair informa��es corretas sobre as suas propriedades.
Figura 11. Uma c�mara digital de infravermelho.
Veja na figura 12 que a vegeta��o aparece em tonalidades de magenta e isso � simples de explicar se voc� observar que na assinatura espectral da vegeta��o predominam as reflect�ncias nas bandas verde (B) e infravermelha (C), sendo esta �ltima maior. Como estas bandas s�o representadas na imagem pelas cores azul e vermelha, a mistura destas (ver figura 4) gera as tonalidades de magenta com predomin�ncia de vermelho. Da mesma forma, a tonalidade cian do solo resulta das reflect�ncias mais elevadas nas bandas vermelha e infravermelha. Veja na imagem c que a �gua do rio tem reflect�ncia quase nula na banda infravermelha; observando as imagens (A e B), qual seria a cor natural desse rio? Figura 12. Sintetizando uma imagem falsa-cor Da mesma forma que o nossa c�mara foi modificada para funcionar na banda infravermelha, outras bandas podem ser inclu�das utilizando chips e filtros adequados. Nos sensores orbitais, como o Landsat, Spot e o Cbers, os sensores s�o bem mais sofisticados e tem muitas bandas (veja na tabela 1), entretanto seguem os mesmos princ�pios discutidos para a nossa c�mara digital. SAT�LITES ARTIFICIAIS Sensores remotos podem ser colocados em aeronaves, foguetes e bal�es para obter imagens da superf�cie da Terra, entretanto estas plataformas s�o operacionalmente caras e limitadas. Uma boa id�ia neste caso � utilizar sat�lites artificiais para instalar esses sistemas. Um sat�lite pode ficar girando em �rbita da Terra por um longo tempo e n�o necessita combust�vel para isso; alem do mais, a sua altitude permite que sejam obtidas imagens de grandes extens�es da superf�cie terrestre de forma repetitiva e a um custo relativamente baixo. Como os sat�lites ficam em �rbita e n�o caem? Esta � uma pergunta freq�ente cuja resposta � bastante f�cil de entender. Vamos imaginar uma experi�ncia simples: pegue uma pedra, levante a do ch�o e solte; a pedra cai verticalmente puxada pelo seu peso, isto �, pela for�a da gravidade. Jogue a pedra horizontalmente em frente, ela tamb�m cai s� que desta vez realiza uma trajet�ria curva antes de atingir o solo. Vamos melhorar o nosso experimento; agora voc� sobe num lugar bem alto (que tal o pico do Everest?) e lan�a novamente a pedra em frente com bastante for�a; esta ainda descreve um arco antes de cair ao solo, s� que muito mais longe de voc�. Se voc� puder lan��-la com tanta for�a que o arco que realiza seja paralelo � curvatura da Terra, ent�o a pedra dar� a volta na Terra, passar� por voc� (abaixe a cabe�a!) e continuar� "caindo", isto � dando voltas em torno da Terra. Neste momento voc� poder� dizer que a pedra entrou em �rbita e se transformou num sat�lite da Terra (como a Lua). Neste experimento voc� pode perceber que existe uma velocidade cr�tica de lan�amento para que a pedra entre em �rbita (a bem da verdade, nesse experimento, a pedra logo cair� ao solo porque a resist�ncia do ar diminuir� constantemente a sua velocidade e a �rbita ser� uma espiral descendente). Como levar um sat�lite artificial (que pode pesar algumas toneladas) para uma grande altitude, onde a resist�ncia do ar seja desprez�vel, e faz�-lo atingir aquela velocidade cr�tica para permanecer em �rbita durante um longo tempo? A solu��o para este problema est� na utiliza��o dos foguetes que s�o sistemas extremamente poderosos e capazes de levar grandes cargas para grandes altitudes onde a resist�ncia do ar � desprez�vel. Como voc� pode ver na figura 13, o foguete ap�s disparado, realiza uma trajet�ria curva enquanto sobe e, no momento que atinge a altitude desejada e com a velocidade cr�tica necess�ria, libera o sat�lite e este permanece em �rbita, girando em torno da Terra.
Figura 13. Pondo sat�lites em �rbita. Como voc� pode notar na figura 13, o plano da �rbita pode ser polar, equatorial ou estar em qualquer outro plano adequado para o tipo de aplica��o do sat�lite. O per�odo de rota��o do sat�lite � o tempo que �le leva para da uma volta completa em torno da Terra e isto depende de sua altitude. Muitos sat�lites de comunica��es e meteorol�gicos s�o geoestacion�rios, isto �, ficam aparentemente "parados" no c�u sobre um mesmo ponto da superf�cie terrestre; neste caso, o seu per�odo de rota��o deve ser de 24 horas e por isso, s�o lan�ados em �rbita equatorial, a cerca de 36000 km de altitude, na mesma dire��o de rota��o da Terra (de oeste para leste). Existe uma grande quantidade desses sat�lites utilizados para a difus�o de sinais de r�dio e televis�o, retransmiss�o de telefonia e gera��o de imagens meteorol�gicas. Certamente voc� j� assistiu no boletim meteorol�gico da TV, uma anima��o que mostra o deslocamento das nuvens sobre a superf�cie da Terra; essa anima��o � uma seq��ncia de imagens produzidas (� cada meia hora) por esses sat�lites meteorol�gicos geoestacion�rios. IMAGEADORES ORBITAIS Os sat�lites artificiais s�o plataformas estruturadas para suportar o funcionamento de instrumentos de diversos tipos e, por isso, elas s�o equipadas com sistemas de suprimento de energia (pain�is solares que convertem a energia radiante do Sol em energia el�trica e a armazena em baterias), de controle de temperatura, de estabiliza��o, de transmiss�o de dados, etc. Os sat�lites de observa��o da Terra s�o plataformas com a estrutura b�sica citada anteriormente e que tem como instrumento principal um sistema sensor capaz de produzir imagens da superf�cie da Terra em v�rias bandas simult�neas; neste caso, o imageador orbital funciona basicamente como a c�mara digital que analisamos e com as adapta��es necess�rias para gerar imagens em muitas bandas. De modo geral os sistemas imageadores orbitais, para aplica��es em Geoci�ncias, tem �rbitas de pequena inclina��o com rela��o aos meridianos, isto �, �rbitas do tipo quase-polar. Esse tipo de �rbita associado ao seu per�odo de rota��o faz com que o sat�lite passe sempre "voando" de norte para sul na parte da Terra que est� iluminada pelo Sol, cruzando o equador no mesmo hor�rio (por volta de 10h local), quando as condi��es de ilumina��o s�o as mais adequadas para a aquisi��o de imagens. Um efeito desse tipo de �rbita, combinado com a rota��o da Terra, � que o sat�lite passa sobre uma regi�o diferente da Terra em cada rota��o, voltando depois de um per�odo de v�rios dias, denominado per�odo de revisita, a passar sobre a mesma regi�o. Esta caracter�stica orbital � muito importante porque permite a aquisi��o de imagens peri�dicas de uma mesma regi�o, o que � muito conveniente para analisar fen�menos temporais ou obter imagens sem nuvens. Veja na tabela Ia, b e c o per�odo de revisita dos principais sat�lites utilizados em Sensoriamento Remoto. Quando o sat�lite de Sensoriamento Remoto avan�a de norte para sul em sua �rbita, seu sensor multibandas pode produzir imagens de uma faixa da superf�cie terrestre, como mostra a figura 14. Aproveitando o movimento do sat�lite, o imageador utiliza chips CCD lineares (uma s� linha de detetores) para produzir (em v�rias bandas) as linhas de imagem transversais ao seu deslocamento na �rbita. Essas linhas de imagem ou linhas de varredura, s�o transmitidas para as esta��es receptoras na Terra, � medida que v�o sendo produzidas. A recep��o e grava��o dessas linhas � feita por meio de receptores, gravadores e grandes antenas parab�licas, como as do INPE em Cuiab� que acompanham o sat�lite em sua trajet�ria (de norte para sul) de horizonte a horizonte.
Figura 14. Varredura de um imageador orbital multibandas. As fitas magn�ticas contendo a grava��o das linhas de varredura produzidas pelo imageador orbital s�o ent�o processadas nos computadores das esta��es terrenas, para gerar as cenas correspondentes a cada banda. Neste caso, cada cena � um conjunto de linhas cuja quantidade � suficiente para gerar imagens no formato estabelecido para cada tipo de imageador orbital.
CBERS: CHINESE-BRAZILIAN EARTH RESOURCES SATELLITE
Tabela I-a. Sat�lites de Sensoriamento Remoto
LANDSAT 7: EARTH RESOURCES TECHNOLOGY SATELLITE – USA
Tabela I-b. Sat�lites de Sensoriamento Remoto
SPOT 4: SIST�ME PROBATOIRE DE L’OBSERVATION DE LA TERRE - FRANCE
Tabela I-c. Sat�lites de Sensoriamento Remoto Volta ao topo da p�gina PRODUTOS DE SENSORIAMENTO REMOTO BERNARDO F. T. RUDORFF Sensoriamento Remoto �tico Sensoriamento remoto � um termo utilizado na �rea das ci�ncias aplicadas que se refere � obten��o de imagens � dist�ncia, sobre a superf�cie terrestre. Estas imagens s�o adquiridas atrav�s de aparelhos denominados sensores remotos. Por sua vez estes sensores ou c�maras s�o colocadas a bordo de aeronaves ou de sat�lites de sensoriamento remoto - tamb�m chamados de sat�lites observa��o da Terra. Um sensor a bordo do sat�lite gera um produto de sensoriamento remoto denominado de imagem ao passo que uma c�mara aerofotogr�fica, a bordo de uma aeronave, gera um produto de sensoriamento remoto denominado de fotografia a�rea. Mais adiante vamos ver que um sensor remoto tamb�m pode ser utilizado para obter informa��es a poucos metros da superf�cie terrestre ou mesmo de amostras em laborat�rio para estudos espec�ficos. Antes do advento dos sat�lites de sensoriamento remoto na d�cada de 70, do s�culo passado, o uso de fotografias a�reas era muito comum e at� hoje estas fotografias s�o insubstitu�veis para muitas aplica��es. Entretanto, notamos que com o avan�o tecnol�gico as imagens dos sensores de sat�lites de sensoriamento remoto est�o se aproximando da qualidade das fotografias a�reas. Todavia, para o momento, vamos nos ater �s imagens obtidas por sat�lites de sensoriamento remoto e deixar as fotografias a�reas para outra discuss�o. Existe hoje um grande n�mero destes sat�lites em �rbita ao redor da Terra. Eles obt�m imagens com caracter�sticas distintas que dependem tanto do sat�lite quanto do sensor. Os sensores podem ser comparados aos nossos olhos. Se olharmos para uma floresta que est� distante conseguimos ver apenas uma mancha de �rvores. � medida que nos aproximamos desta floresta come�amos a identificar �rvores isoladas e se nos aproximarmos ainda mais podemos at� ver os diferentes tipos de folhas. A mesma experi�ncia poderia ser feita � dist�ncia se dispus�ssemos de um bin�culo ou de uma luneta. Assim, precisamos entender algumas das caracter�sticas b�sicas dos sat�lites e de seus sensores para conhecermos a finalidade a que se destina cada produto ou imagem de sensoriamento remoto e o que podemos e n�o podemos "enxergar" nestas imagens. Cararter�stica Espectral Uma imagem de sensoriamento remoto colorida � resultante da combina��o das tr�s cores b�sicas (azul, verde e vermelho), associadas atrav�s de filtros �s imagens individuais obtidas em diferentes comprimentos de onda ou faixas espectrais, conforme � apresentado nas Figuras 1, 2 e 3. Vemos que um mesmo objeto, por exemplo uma floresta, pode aparecer em tonalidade verde escuro (Figura 1), vermelho (Figura 2) ou verde intenso (Figura 3) dependendo da associa��o feita entre as cores e as imagens obtidas nas diferentes faixas espectrais do sensor. As imagens apresentadas nestas figuras foram obtidas pelo sensor Enhanced Thematic Mapper (ETM+) a bordo de um dos sat�lites americanos da s�rie Landsat. Cabe lembrar que o sensor capta a energia refletida pelo objeto num determinado comprimento de onda, portanto, objetos claros refletem muita energia (p. ex. solo exposto) enquanto objetos escuros (p. ex. �gua sem sedimentos) refletem pouca energia. A vegeta��o reflete uma quantidade muito pequena de energia na faixa espectral do vermelho pois ela utiliza boa parte desta energia no processo da fotoss�ntese e, portanto, aparece em tonalidade escura na banda TM-3 que correspondente � faixa do vermelho (Figuras 2). J� na faixa do infravermelho pr�ximo a vegeta��o reflete muita energia, em fun��o da estrutura celular das folhas, de tal forma que aparece em tonalidade clara na banda TM-4 (Figura 2) que corresponde � faixa do infravermelho pr�ximo.
Figura 1 – Imagem em composi��o colorida utilizando as bandas TM-1 (azul), TM-2 (verde) e TM-3 (vermelho) do sensor ETM+ do sat�lite Landsat-7 (�rbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999.
Figura 2 – Imagem em composi��o colorida utilizando as bandas TM-2 (verde), TM-3 (vermelho) e TM-4 (infravermelho pr�ximo) do sensor ETM+ do sat�lite Landsat-7 (�rbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999.
Figura 3 – Imagem em composi��o colorida utilizando as bandas TM-3 (vermelho), TM-4 (infravermelho pr�ximo) e TM-5 (infravermelho m�dio) do sensor ETM+ do sat�lite Landsat-7 (�rbita 224, ponto 78) de 05 de agosto de 1999. Caracter�stica Espacial O n�vel de detalhe com que podemos observar os objetos da superf�cie terrestre � outra caracter�stica importante das imagens de sensoriamento remoto � qual damos o nome de resolu��o espacial, ou seja, a capacidade que o sensor possui para discriminar objetos em fun��o do seu tamanho. As imagens do Landsat-TM tem uma resolu��o espacial de 30 metros, o que implica que objetos com dimens�es menores do que 30 x 30 m n�o podem ser identificados. A resolu��o espacial dos sensores a bordo dos sat�lites de sensoriamento remoto varia de 1 metro at� 1 km. A Figura 4 apresenta uma imagem do sat�lite IKONOS-II com resolu��o espacial de 1 m na qual podemos observar nitidamente fei��es locais como o tra�ado das ruas e at� mesmo �rvores e casas. A Figura 5 apresenta uma imagem do sensor WFI, a bordo do sat�lite sino-brasileiro CBERS-1 (China-Brazil Earth Resources Satellite), com resolu��o espacial de 260 m na qual podemos observar fei��es regionais como a distribui��o das cidades ao longo do eixo Rio-S�o Paulo. Na Figura 6 � apresentada uma imagem do sensor AVHRR, a bordo do sat�lite NOAA, com uma resolu��o espacial de 1 km na qual observamos fei��es globais como por exemplo distribui��o da cobertura vegetal no territ�rio brasileiro.
Figura 4 – Imagem do sat�lite IKONOS-II com resolu��o espacial de 1x1m (cedida pela Intersat), permitindo uma vis�o local sobre o aeroporto no Paraguai.
Figura 5 – Imagem do WFI, a bordo do sat�lite CBERS-1, com resolu��o espacial de 260x260m, permitindo uma vis�o regional de parte dos estados de S�o Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais
Figura 6 – Imagem do sat�lite NOAA do sensor AVHRR com resolu��o espacial de 1000x1000m (Shimabukuro & Rudorff, 2000), permitindo uma vis�o global. Caracter�stica Temporal A freq��ncia com que a superf�cie terrestre � observada ou imageada � uma terceira caracter�stica importante das imagens de sensoriamento remoto. Os sat�lites de sensoriamento remoto orbitam ao redor da Terra em �rbitas quase polar, ou seja, de um polo a outro a uma dist�ncia da superf�cie terrestre em torno de 800 km, conforme � exemplificado para o sat�lite CBERS na Figura 7. Atrav�s da combina��o sincronizada da velocidade do sat�lite com a rota��o da Terra � poss�vel recobrir todo planeta ap�s um certo n�mero de dias. Cada passagem do sat�lite � chamada de �rbita. Dependendo do sensor, a �rbita de imageamento pode ser mais larga ou mais estreita. Sat�lites com sensores de �rbita de imageamento larga, como o NOAA-AVHRR (2.700 km), recobrem a superf�cie terrestre diariamente, enquanto sat�lites com �rbita de imageamento estreita, como o IKONOS-II (11 km), podem levar quase um ano para imagear todo o planeta. Os sat�lites da s�rie Landsat tem uma �rbita de imageamento de 185 km e recobrem todo o planeta a cada 16 dias, ou seja, podemos obter uma imagem de uma determinada �rea a cada 16 dias e dizemos que a resolu��o temporal do Landsat � de 16 dias. Entretanto, � importante notar que para se obter imagens da superf�cie terrestre n�o pode haver a presen�a de nuvens pois elas formam um anteparo entre o sat�lite e a superf�cie. Durante o per�odo de inverno que corresponde � esta��o seca a probabilidade de se obter imagens livres de nuvens � alta.
Figura 7 – �rbita do sat�lite CBERS: altitude 778 km; inclina��o 98,504o; per�odo 100,26 min. Caracter�stica Espacial versus Temporal Com base no exposto acima conclu�mos que existe uma rela��o entre o n�vel de detalhe (resolu��o espacial) e a freq��ncia de observa��o (resolu��o temporal) da superf�cie terrestre pelo sat�lite. A Figura 8 � uma representa��o da �rbita de imageamento dos tr�s sensores do sat�lite CBERS – CCD, IRMSS e WFI. O sensor CCD distingue objetos com dimens�es de at� 20 metros e sua largura de �rbita � de 120 km, fazendo com que a freq��ncia de revisita seja de 26 dias. O sensor WFI, que distingue objetos com dimens�es de 260 metros, possui uma largura de �rbita de imageamento de 890 km e recobre todo o planeta em apenas 5 dias. Neste momento podemos perguntar – qual destes sensores � melhor? E a resposta vai depender do que estamos querendo observar na superf�cie terrestre. Se estamos querendo monitorar o andamento do cultivo da soja no Paran� certamente vamos optar pelas imagens do WFI, pois o objetivo � observar grandes �reas v�rias vezes ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. Se por outro lado, quisermos mapear as �reas plantadas com caf� no estado do Paran� vamos optar pelas imagens do CCD, pois queremos observar �reas pequenas e basta uma cobertura de imagens do estado por ano para realizarmos este mapeamento anualmente.
Figura 8 – As diferentes �rbitas de imageamento dos sensores a bordo do CBERS-1: WFI – 890 km; CCD – 120 km; e IRMSS – 113 km. Imagens adquiridas no Brasil O Brasil recebe as imagens dos sat�lites de sensoriamento remoto para todo o territ�rio brasileiro e boa parte da Am�rica do Sul atrav�s de uma antena de recep��o localizada no centro geom�trico da Am�rica do Sul em Cuiab�-MT. Existem hoje dezenas de sat�lites de sensoriamento remoto pertencentes a diferente pa�ses. O Brasil recebe as imagens dos sat�lites Landsat-5 e -7, CBERS-1, SPOT e NOAA-AVHRR. Imagens do sat�lite IKONOS-II podem ser adquiridas do Brasil atrav�s do gravador de bordo e posterior transmiss�o dos dados para uma esta��o de recep��o nos EUA. Desde fevereiro de 2001, o Brasil est� gravando tamb�m as imagens do sat�lite canadense RADARSAT. Este sat�lite gera imagens na faixa das microondas na qual a radia��o proveniente da superf�cie terrestre � detectada por meio de antenas, e n�o atrav�s de um sistema de lentes e detetores como � o caso dos demais sat�lites de sensoriamento remoto �tico apresentados neste cap�tulo. Comportamento Espectral Como hav�amos mencionado anteriormente, um sensor remoto tamb�m pode ser utilizado para obter informa��es a poucos metros da superf�cie terrestre ou mesmo de amostras em laborat�rio. Neste caso n�o se obt�m imagens mas sim um gr�fico que relaciona a quantidade de energia refletida com o comprimento de onda. Chamamos de comportamento espectral de alvos aos estudos relacionados com a obten��o de medidas a campo ou em laborat�rio, utilizando sensores denominados de espectrorradi�metros, com a finalidade de verificar como os alvos ou objetos refletem a energia incidente, em fun��o das suas caracter�sticas bio-fisico-qu�micas ao longo de determinadas faixas do espectro eletromagn�tico. Estes estudos propiciam definir adequadamente as bandas espectrais de sensores a bordo de sat�lites, al�m de permitir um melhor entendimento sobre a intera��o da radia��o eletromagn�tica com os objetos e consequentemente identific�-los de forma correta nas imagens dos sat�lites. A Figura 9 mostra a obten��o de medidas com um espectrorradi�metro a campo sobre a cultura do trigo.
Figura 9 – Comportamento espectral de alvos na
regi�o vis�vel e infravermelho pr�ximo do espectro eletromagn�tico. Volta ao topo da p�gina SENSORIAMENTO REMOTO E SUAS APLICA��ES PARA RECURSOS NATURAIS TANIA MARIA SAUSEN INTRODUÇÃO Os recursos naturais e o meio ambiente da Terra estão em mudanças contínuas em resposta à evolução natural e às atividades humanas. Para compreender o complexo inter-relacionamento dos fenômenos que causam estas mudanças é necessário fazer observações com uma grande gama de escalas temporais e espaciais. A observação da Terra por meio de satélites é a maneira mais efetiva e econômica de coletar os dados necessários para monitorar e modelar estes fenômenos, especialmente em países de grande extensão territorial, como o Brasil. Através de softwares dedicados exclusivamente para tratamento de imagens, pode-se gerar imagens com diferentes composições de cores, ampliações de partes das imagens e classificações temáticas dos objetos nelas identificados, obtendo-se assim produtos como mapas temáticos que são usados para estudos de geologia, vegetação, uso do solo, relevo, agricultura, rede de drenagem, inundações, entre outros. Estes produtos, apresentados sobre áreas específicas ou sobre um contexto mais regional, permitem diagnósticos eficientes, propõem soluções de baixo custo e criam alternativas inteligentes para os desafios enfrentados face às mudanças aceleradas que observamos em nosso território. Os dados de sensoriamento remoto tem-se mostrado extremamente úteis para estudos e levantamentos de recursos naturais, principalmente por: • sua visão sinótica, que permite ver grandes extensões de área em uma mesma imagem; • sua resolução temporal que permite a coleta de informações em diferentes épocas do ano e em anos distintos, o que facilita os estudos dinâmicos de uma região; • sua resolução espectral que permite a obtenção de informações sobre um alvo na natureza em distintas regiões do espectro, acrescentando assim uma infinidade de informações sobre o estado dele; • sua resolução espacial, que possibilita a obtenção de informações em diferentes escalas, desde as regionais até locais, sendo este um grande recurso para estudos abrangendo desde escalas continentais, regiões até um quarteirão. Desde o lançamento do primeiro satélite de recursos terrestres, o LANDSAT em junho de 1972, grandes progressos e várias pesquisas foram feitas na área de meio ambiente e levantamento de recursos naturais fazendo uso de imagens de satélite. Após o advento destes satélites os estudos ambientais deram um salto enorme em termos de qualidade, agilidade e número de informações. Principalmente os países em desenvolvimento foram os grandes beneficiados desta tecnologia, pois através de seu uso é possível: • atualizar a cartografia existente; Um exemplo de um produto regional é o planejamento regional que envolve pesquisadores de diversas áreas dos recursos terrestres, para realizar um trabalho de levantamento integrado com base na técnica de sensoriamento remoto aliado a dados sócio-econômicos dos municípios de toda região.O resultado deste estudo permite que programas de desenvolvimento sejam estabelecidos para toda a região, de maneira harmônica, considerando as necessidades reais dos municípios e sua vulnerabilidade quanto ao meio ambiente físico. Outro exemplo muito oportuno trata do uso de imagens de satélite como âncora para o Zoneamento Ecológico e Econômico de regiões onde a ação antrópica ainda não aconteceu de forma intensa, como no caso da Amazônia. Neste exemplo, pesquisadores analisam uma área procurando identificar seus principais atributos físicos a fim de conhecer a vocação natural das paisagens e seu nível de suporte para desenvolvimento ou preservação. Um exemplo menos regional se refere à utilização de imagens de satélite adquiridas durante o período de preparo do solo, para estimar a área plantada com a cultura da soja, trigo, milho, cana-de-açúcar, etc. A vantagem do sensoriamento remoto por satélite é que as informações são adquiridas na forma digital ou fotográfica e podem ser atualizadas devido à característica de repetitividade de aquisição das imagens. NÍVEIS DE COLETA DE DADOS Os dados de sensoriamento remoto podem ser coletados em diferentes níveis: • terrestre; Em função dos níveis de coleta, são utilizados diferentes sensores e obtidos diferentes dados. A figura 1 dá um exemplo dos níveis de coleta de dados em sensoriamento remoto.
Figura 1 - Diferentes níveis de coleta de dados em sensoriamento remoto: terrestre (a poucos metros da superfície), aéreo (aeronave) e orbital (satélite). Dependendo do nível de coleta os dados apresentam diferentes resoluções espaciais e temporais, assim dados coletados de satélites podem ser utilizados para: • estudos continentais, tais como
mapeamento e monitoramento de massas d’água oceânicas ou de toda a extensão territorial do país, utilizando-se os dados do satélite NOAA-AVHRR (Figura 2)
Figura 2 – Mosaico de Imagens NOAA-AVHRR da América do Sul • estudos regionais, tais como mapeamento de uma região inteira ou da área de um estado, utilizando imagens do sensor do sensor WFI do satélite CBERS; • estudos regionais/locais, utilizando-se por exemplo dados do sensor TM pancromática do satélite LANDSAT 7, imagens do satélite SPOT ou do sensor CCD do CBERS para planejamento urbano-regional, estudos de áreas agrícolas em média escala ou em escala mais local; • estudos em detalhe, de áreas urbanas em escala local, que permite distinguir um quarteirão, utilizando-se imagens do satélite IKONOS (Figura 3)
Figura 3 – Imagens de Foz do Iguaçu – sensor WFI do satélite CBERS (escala regional), sensor TM do satélite LANDSAT (escala regional/local) e imagem do satélite IKONOS escala de detalhe), respectivamente
Existem estações de rastreio de satélites de recursos
terrestres em todos os continentes, formando uma rede de estações que permite que sejam coletadas informações sobre a superfície terrestre em todas as latitudes e longitudes. A figura 4 apresenta a distribuição das estações de rastreio ao redor do mundo.
Figura 4- Localização, ao redor do mundo, das estações de rastreio dos satélites de recursos terrestres, as estações que recobrem a América do Sul estão localizadas na Argentina, Brasil e Equador. Cada sensor a bordo dos satélites apresenta distintas bandas que operam em diferentes faixas do espectro eletromagnético, conhecendo o comportamento espectral dos alvos na superfície terrestre é possível escolher as bandas mais adequadas para
estudar os recursos naturais (Figura 5).
Figura 5- Aplicações das bandas da Câmara CCD do satélite CBERS Análise visual de dados de sensoriamento remoto A análise visual de dados de sensoriamento remoto (fotografias aéreas e imagens de satélite) pode utilizar alguns elementos que facilitam a caracterização dos alvos existentes na superfície terrestre. Estes elementos são:
a) Padrão- Este conceito indica que um alvo no dado de sensoriamento remoto apresenta uma organização peculiar que o distingue de todos os outros.Este elemento é bastante utilizado em fotografias aéreas e em imagens de alta resolução. Em estudos de bacias de drenagem o padrão de drenagem é um elemento importante, pois ele está associado ao tipo de solo, rocha e estrutura geológica na área que está sendo estudada (Figura 6)
Figura 6- Imagem do Sensor AVIRIS apresentando dois padrões de drenagem diferente. O Padrão também nos permite identificar alguns tipos de coberturas artificiais tais como plantações, áreas de reflorestamento, áreas urbanas, distritos industriais, algumas áreas de lazer, etc (Figura 7) Figura 7- padrão típico de áreas agrícolas, imagem LANDSAT-TM b) Tonalidade e cor– a tonalidade refere-se a intensidade de energia eletromagnética refletida por um tipo de alvo na superfície terrestre, em uma determinada banda do espectro eletromagnético, em outras palavras, a tonalidade está estreitamente relacionada com o comportamento espectral das diferentes coberturas da superfície terrestre. Em uma imagem de satélite, estas diferentes quantidades de energia refletida pelos alvos são associadas a tons de cinza, isto é, quanto mais energia um alvo reflete mais energia chega ao sensor a bordo do satélite. Assim este alvo será associado a um tom de cinza claro. Se ao contrário, o alvo na superfície da terra reflete pouca energia, menos energia chegará ao sensor. Assim este alvo será associado a tons de cinza mais escuro (Figura 8) O olho humano é mais sensível a cores que à tons de cinza. As cores que podemos ver é fruto da reflexão seletiva dos alvos existentes na superfície terrestre, nas distintas bandas do espectro eletromagnético. Assim, para facilitar a interpretação visual dos dados de
sensoriamento, são associadas cores aos tons de cinza (Figura 8) Figura 8- Imagem LANDSAT /TM do encontro das águas dos rios Solimões (azul claro) e Negro (preto) formando os rio Amazonas c) Forma e
tamanho- A forma é um elemento importante para auxiliar na interpretação visual de dados de sensoriamento remoto, ela facilita o reconhecimento de alguns alvos na superfície terrestre, tais como: estradas e linhas férreas (que apresentam formato longitudinal), cultivos(que tem formas regulares e bem definidas pois as culturas são plantadas em linha ou em curva de nível), reflorestamentos (que tem formas regulares), áreas irrigadas por pivô central (que apresentam formas arredondadas)
reservatórios, complexos industriais, aeroportos, estruturas geológicas e geomorfológias, cidades (que apresentam formas reticulares devido aos cruzamentos de suas avenidas e ruas), rios ( que apresentam forma sinuosa) etc. (Figura 9, 10, 11). Figura 9- Imagem IKONOS de área agrícola com
padrão quadriculado bem definido Figura 10- Imagem IKONOS com forma característica de sistema viário Figura 11- Imagem IKONOS com forma característica de aeroporto Paralelamente a forma deve-se também levar em consideração o tamanho dos alvos, pois algumas vezes alvos diferentes apresentam formas semelhantes, mas tamanhos diferentes, o que auxilia
na sua caracterização, por exemplo, as áreas de horticultura tem forma semelhante às áreas de plantio de cana-de-açúcar, porém elas tem tamanhos diferentes. O mesmo acontece com rios, os rios principais e os tributários têm a mesma forma sinuosa, mas tamanhos diferentes (Figura 12). Figura 12- Imagem CBERS apresentando açudes, no estado do ceará com tamanhos diferentes. O açude grande é o açude de Orós. d) Textura- é a qualidade que se refere a aparente rugosidade ou suavidade de um alvo em uma imagem de sensoriamento remoto, ela pode “ser entendida como sendo o padrão de arranjo espacial dos elementos texturais. Elemento textural é a menor feição
contínua e homogênea distinguível em uma fotografia aérea, porém passível de repetição, por exemplo, uma árvore” (Moreira, 2001).A textura varia de lisa a rugosa (Figura 13).
Figura 13- Imagens do sensor AVIRIS apresentando duas texturas distintas. e) Sombra – é outro elemento importante na interpretação de imagens de satélite, na maioria das vezes ela dificulta a interpretação das imagens, porque ele esconde a informação onde ela está sendo projetada. De um modo geral o relevo sempre provoca uma sombra do lado
oposto a incidência do sol, fazendo com que estas áreas apresentem tonalidades escuras na imagem, dificultando assim a caracterização dos alvos na superfície terrestre (Figura 14) Figura 14- Imagem CBERS apresentando a nuvem em branco e a sombra da nuvem em preto, esta última confunde-se com a tonalidade preta da água do açude que está na porção inferior da imagem. Reconhecimento e caracterização de alvos na imagem de Foz de Iguaçu As cartas-imagem de Foz do Iguaçu é fruto de uma composição colorida das bandas 2, 3 e 4 da Câmara CCD do satélite CBERS. Foram feitas duas combinações de bandas, por esta razão as cartas-imagem apresentam cores diferentes. Na carta-imagem onde os alvos aparecem em cores naturais, isto é, como elas são vistas na natureza, tal como as fotografias que tiramos durante as férias com câmaras fotográficas comuns, a combinação de bandas foi feita na seguinte ordem: a cor azul foi associada à banda 1 (visível), a cor verde à banda 2 (visível) e a cor vermelha à banda 3(visível). Na carta-imagem
onde a vegetação aparece na cor vermelho vivo, a combinação de bandas foi feita da seguinte forma: a cor azul foi associada à banda 2 (visível), a cor verde à banda 3(visível) e a cor vermelha à banda 4 (infra-vermelho próximo). Esta combinação é chamada de falsa-cor, porque os alvos aparecem na imagem em cores falsas, e não como são vistos na natureza. Este tipo de combinação é muito usado para identificação de diferentes tipos de matas ou diferenciar áreas de mata sadia das atacadas por
enfermidades, ou para realçar sedimentos em suspensão na água.
Figura 6-Relação entre as bandas espectrais dos sensores remotos a bordo de satélites e a reflectância de objetos (alvos) na superfície terrestre Na figura 6 cada objeto (alvo) na superfície terrestre apresenta uma curva espectral, que indica a reflectância espectral de cada um deles nas diferentes bandas espectrais que compõem os sensores remotos. Cada objeto (alvo) reflete de forma distinta nas bandas do visível e do infra-vermelho. Assim quanto maior for o pico de reflectância neste gráfico, mais clara será a cor do objeto (alvo) caracterizado na imagem, quanto menor for o pico de reflectância no gráfico, mais escura será a cor do objeto (alvo) caracterizado na imagem. Alvo 1: Lago do reservatório de Itaipu (Figuras 7, 8 e 9):
Figura 7 – Lago do reservatório de Itaipu ao luar e barragem e vertedouro da hidrelétrica de Itaipu.
Estas duas figuras apresentam a superfície da água do lago do reservatório de Itaipu (na parte superior); a barragem da hidrelétrica; um trecho do rio Paraná; áreas de mata; ao redor do rio; áreas características de atividades humanas; nuvens (em branco) e a sombra das nuvens (em preto). A Figura 8 corresponde a carta-imagem com as cores naturais e a Figura 9 a carta-imagem em falsa cor. Em ambas a superfície d’água do lago do reservatório de Itaipu apresenta grande quantidade de sedimentos em suspensão (silte e argila), que interferem na transparência d’água. Por apresentarem cor clara, em ambas cartas-imagens, indica que a água apresenta um pico alto de reflectânica, nas bandas do visível. Em estudos de qualidade d’água esta tonalidade clara na água é indicativa de águas túrbidas, algumas com aspecto barrento, denotando o transporte de sedimentos em suspensão. As áreas de mata na figura 8 aparecem em tons de verde escuro e na figura 9 em tons de vermelho vivo. As áreas de atividades humanas em ambas as figuras aparecem em tonalidades de verde claro, indicando alguma reflectância do solo exposto. Alvo 2: Áreas agrícola (Figuras 10 e 11)
As figuras 10 e 11 apresentam áreas de agricultura e de mata ciliar. Os tons rosados na figura 10 e os esverdeados na figura 11 representam áreas agrícolas, com diferentes graus de exposição do solo, ou seja, a cultura já foi colhida e o solo deve estar em preparação para o próximo plantio. Este tipo de alvo é facilmente reconhecido por apresentar forma geométrica bem definida. As áreas em verde claro na figura 10 e rosa na figura 11 representam áreas agrícolas com a presença de vegetação, ou seja, ainda não colhidas. As áreas em verde escuro e vermelho vivo ao longo dos rios são áreas de mata ciliar. Alvo 3: Cataratas do Iguaçu (Figuras 12, 13 e14)
Figura 12: Mata do Parque Nacional do Iguaçu e Cataratas do Iguaçu
As figuras 13 e 14 mostram a mata do Parque Nacional do Iguaçu (em verde escuro na figura 13 e vermelho vivo na figura 14), o rio Iguaçu (em rosa claro na figura 13 e verde na figura 14) e as cataratas do Iguaçu em tonalidade branca nas duas figuras. As tonalidades claras apresentadas pelo rio Iguaçu nas duas figuras, são indicativas de águas túrbidas, com grande concentração de sedimentos em suspensão. A tonalidade homogênea na área de mata é indicativa de áreas de mata densa. Nestas duas figuras é possível ver claramente o momento em que o canal do rio Iguaçu sofre um estreitamento e passa a correr, encaixado, numa falha geológica dando origem as cataratas. Alvo 4: Cidade de Foz do Iguaçu (Figuras 15, 16 e 17)
Figura 15- Vista a�rea da cidade de Foz do Igua�u
As figuras 16 e 17 apresentam a cidade de Foz do Iguaçu nas cartas-imagens, a figura 16 corresponde a carta-imagem em cores naturais e a figura 17 na carta imagem em falsa cor. Pode-se observar também nestas figuras a presença de áreas de mata principalmente na porção oeste. Alvo 5: Encontro dos rios Iguaçu e Paraná (Figuras 18, 19 e 20)
Figura 18- Vista do rio Paraná e do Espaço das Américas no encontro dos rios Paraná e Iguaçu
As figuras 19 e 20 apresentam o encontro dos rios Iguaçu e Paraná, sendo possível observar-se na porção leste parte da cidade de Foz do Iguaçu, ao sul parte da cidade de Puerto Iguazu, na Argentina e a oeste parte da Ciudad Deleste, no Paraguai. Nestas duas figuras podem-se observar áreas de mata (verde escuro na figura 19 e vermelho na figura 20), áreas urbanas em tonalidades claras nas duas figuras e tonalidades claras nas águas do rio Paraná e Iguaçu, indicativas da presença de sedimentos em suspensão, sendo, portanto águas túrbidas com pouca transparência.
CHUVIECO, E.; Fundamentos de teledetección espacial; 3ª edición revisada, Ediciones Rialp S.A.; Madrid, Espanha, 1996 MOREIRA, M.A.; Fundamentos de Sensoriamento Remoto e Metodologias de Aplicação; 1ª edição, São José dos Campos, SP, 2001 Volta ao topo da p�gina CARTOGRAFIA PARA PROFESSORES DO ENSINO FUNDAMENTAL PAULO C�SAR GURGEL DE ALBUQUERQUE Introdução Antes mesmo da invenção da escrita a cartografia, como atividade, já era conhecida na Pré-História. Como vocábulo Cartografia foi criado pelo historiador português Visconde de Santarém em carta de 8 de dezembro de 1839 escrita em Paris e dirigida ao historiador brasileiro Adolfo de Varnhagem. Antes da consagração deste termo o vocábulo usado era cosmografia. Seja vocábulo ou atividade o importante é saber que a cartografia é um misto de arte, ciência e tecnologia, responsável pela elaboração dos mapas onde são assentadas as informações geográficas, bases sobre as quais se constroem decisões e soluções para os problemas sócio-economicos e técnicos apresentados. A cartografia foi a principal ferramenta usada pela humanidade para conhecer e ampliar os espaços territoriais e organizar essas ocupações. Hoje ela está presente no cotidiano da sociedade, seja levando soluções para problemas, urbanos, de segurança, saúde pública, turismo, meio ambiente, navegação ou auxiliando outras atividades. Conceitos, Definições e Conceitos Conceitualmente, a cartografia pode ser entendida como uma ferramenta, atividade meio, usada para auxiliar no diagnóstico e no delineamento de soluções para problemas sociais, econômicos, culturais, de engenharia etc...apresentados. Seu uso é abrangente. Valendo-se para a consecução de seus objetivos, de diversas ciências e tecnologias, a cartografia constrói seu produto conforme as necessidades exigidas e o entrega na forma de mapas, único instrumento capaz de representar em escala, com o grau de exatidão requerido, todas as informações geográficas, quantitativas e temáticas, componentes necessárias ao planejamento. A cartografia pode ser vista, neste caso, como a primeira ferramenta a ser utilizada antes que outras venham ser empregadas. Constata-se que o produto cartográfico está associado a uma necessidade de apresentação e expressão de resultados. Um produto cartográfico, elaborado com o objetivo de expressar um conjunto de informações, deve ser ajustado às necessidades de apresentação impostas por essas informações, por meio de procedimentos e normas técnicas capazes de assegurar que o mapa elaborado satisfará as exigências originais do projeto Pode ser dito, também, partindo dessa constatação, que a cartografia é a linguagem de expressão do sensoriamento remoto, sendo portanto flexível para se ajustar as diferentes imagens&informações, produzidas pelos sensores remotos atuais e pelas novas metodologias usadas no processamento e interpretação desses dados Atributos da Cartografia A cartografia é capaz de expressar informações quantitativas e qualitativas, decorrentes de fenômenos ocorridos, que estejam ocorrendo ou que venham acontecer. Para tal a cartografia deve assegurar que o mapa responda as seguintes questões:
Forma da Terra Quando se pretende representar um objeto segundo uma projeção, é importante que se conheça a forma e as dimensões do objeto. Na cartografia a forma da Terra é um fator importante que deve ser considerado, pois é esta figura que será desenvolvida em um plano, utilizando alguns dos modelos de projeção conhecidos. A Terra em uma primeira aproximação pode ser considerada uma esfera perfeita, entretanto quando se deseja representá-la com mais detalhe e exatidão, faz-se necessário conhecer sua forma e dimensões com maior precisão, assunto que é estudado pela Geodésia. A forma real da Terra é irregular. Conhecida como geóide, exige uma superfície regular que melhor ajuste-se a ela, para que as operações cartográficas possam ser realizadas. Esta superfície chamada de elipsóide é a figura a ser projetada sobre um plano. Ela é definida pelo sistema geodésico de cada País. Inicialmente vamos revisar os conceitos de Paralelos e Meridianos, Latitudes e Longitudes para melhor conhecer os problemas decorrentes dessa representação:
As latitudes variam de 0o, Latitude no Equador a 90o nos pólos e são indicadas da seguinte forma: Figura-1: Esquema gráfico mostrando os paralelos e as latitudes
A longitude varia de 0o, Longitude no meridiano de Greenwich, a 180 o no antimeridiano (semi-círculo de um determinado meridiano compreendido entre os pólos Norte e Sul ) de Greenwich sendo indicada da seguinte forma: a-Longitudes a Este do meridiano de Greenwich = 45o 32’ 43” E Figura-2: Esquema gráfico mostrando os meridianos e as longitudes Assim, as linhas: paralelos e meridianos, constituem a rede que é utilizada para definição, das latitudes e longitudes, sistema de coordenadas responsável pelo posicionamento dos alvos na superfície da Terra, conforme apresentado na Figura 3. Figura-3: Rede de paralelos e meridianos impressa sobre uma imagem do GOES Escala Número adimensional utilizado para indicar de quanto está reduzida as dimensões de uma região de maneira que ela possa ser representada sobre uma folha de papel. Ex: 1/1000. Esta notação informa que no mapa uma determinada área tem suas dimensões reduzidas 1000 vezes. Assim podemos dizer que 1mm no mapa correspondia a 1000 mm no terreno ou que, 1cm a 1000cm no terreno etc... As escalas podem ser representadas numericamente, por exemplo 1/26.000, ou graficamente. Neste caso esta relação, que indica a escala, é transformada em uma régua onde as distâncias são lidas diretamente (Figura 4).
Figura-4: Representação gráfica de uma escala Classificação das escalas Em cartografia podemos dividir as escalas em 2 conjuntos, o primeiro chamaremos de escalas
regionais, são escalas pequenas que transmitem poucos detalhe, mas de grande utilidade quando se deseja mapas de vastas regiões do globo (Figura-5). O outro conjunto é formado pelas as escalas locais, que transmitem grande riqueza de detalhes, mas com pouquíssima abrangência regional (Figura 6). Figura 5- Escala regional (1:5.000.000)
Figura 6- Escala local (1:5.000), Imagens IKONOS de Campos do Jordão, SP Fonte: http://www.intersat.com.br Esses dois conjuntos podem ser chamados de escalas pequenas e grandes, respectivamente. A prática cartográfica define também uma escala intermediária conhecida como escala média. Esta escala é usada nos mapeamentos de grandes áreas e com grau de detalhamento necessário para o subsidiar o planejamento econômico regional, servindo de base à elaboração de estudos e projetos que envolvem ou modificam o meio ambiente, assim como a representação de áreas desenvolvidas ou sensíveis a investimentos governamentais, visando subsidiar o planejamento setorial em todos os níveis de governo (Figura 7). Figura 7- Escala média (1:100.000), Imagem CBERS de São José dos Campos, SP A figura 8 apresenta alguns exemplos de escalas.
Figura 8- Exemplos de distintas escalas, utilizando uma mesma imagem Na tabela 1 está a esta classificação das escalas pelo intervalo de uso e abrangência. Estas mesmas escalas estão ilustradas na figura 9. Tabela-1: Classificação das escalas quanto ao uso e abrangência Figura-9: Comportamento do mapa segundo a escala escolhida Projeções Projeções são modelos geométricos ou analíticos adotados para se representar à superfície da Terra, total ou parcial, a ser mapeada sobre um plano horizontal. As projeções cartográficas possuem características que garantem a elaboração de mapas para todos os tipos de uso e aplicação. Elas podem ser classificadas:
Tipos de mapas Os mapas são divididos em 3 tipos de documentos: topográfico, temático e especial. O mapa topográfico é o principal, pois sobre ele assentam-se informações de temas específicos, tais como vegetação, geologia, sistemas ferroviários etc. Face ao exposto, podemos escrever que a cartografia contempla os seguintes documentos:
Figura-10 Construindo o mapa temático Informações marginais (Legenda) A legenda é parte integrante de qualquer mapa. Ela é constituída de um conjunto de símbolos e informações que, exibida em uma das margens do mapa, auxiliará o usuário a ler, compreender, interpretar e julgar um determinado documento cartográfico. Uma legenda constitui-se da apresentação de todas as convenções aplicadas no mapa e de informações complementares para que essa leitura seja realizada, tais como: • Escala, projeção e elementos para orientação do mapa, Leitura de mapas A leitura de um documento cartográfico não é uma tarefa difícil embora exija do usuário atenção, principalmente quando ele deseja extrair informações que não estão explicitadas por símbolos ou convenções. Os documentos cartográficos em escala pequena, apresentando aspectos físicos do terreno, são os mapas mais simples de serem lidos, mas todos os mapas tornam-se documentos de simples leitura desde que acompanhados da legenda, na qual esteja apresentados todos os símbolos, cores e convenções empregadas na definição dos elementos ( alvos ) mapeados. A imagem de satélite e a fotografia aérea não possuem esta facilidade, o que exige do usuário conhecimentos para sua interpretação. Mosaicos, fotocartas e cartas imagens, embora possuindo uma legenda, a exemplo dos outros documentos cartográficos, não explicitam com o mesmo detalhe dos mapas de linhas os alvos imageados. A tabela 2
apresenta as convenções mais comuns utilizadas na cartografia. Tabela-2: Convenções cartográficas básicas Outras convenções cartográficas tais como: símbolos; cores e figuras podem ser encontradas na legenda dos mapas, sinalizando temas de caráter geral ou específicos, de forma que o documento cartográfico possa ser lido e interpretado. Ensinando cartografia Alguém que recebe a incumbência para ensinar algo deve primeiro justificar o porque está ensinando esse algo, afinal aprender ou ensinar alguma coisa sem necessidade é desmotivante, colocando em cheque o aproveitamento do aluno, que não sabe por que está aprendendo tal assunto, e o desempenho do professor, que desconhecendo a aplicabilidade do tema no cotidiano sente-se impossibilitado de avançar e aplicá-lo no dia a dia da escola. Quem ensina cartografia deve ter essa preocupação. Cartografia, nome da técnica utilizada para fazer mapas, não existe se não tiver demanda para elaboração e utilização dos mesmos, o que tornaria seu aprendizado um conjunto de regras e modelos sem nenhuma utilidade prática. Atualmente observa-se que muitos profissionais estão envolvidos no ensino da cartografia, desenvolvendo modelos para que alunos do ensino fundamental aprendam o que é uma escala, como é feita a representação do relevo, o que é uma projeção cartográfica etc, tudo isso desconsiderando o exercício da própria cartografia no cotidiano da escola, quando do ensino de outras disciplinas, tais como geografia, história, sociologia, dentre outras, que se utilizando dessa ferramenta e de seus produtos auxilia na eficácia de seu aprendizado. Então como ensinar cartografia? Inicialmente é fundamental despertar o interesse do aluno para as aplicações cartográficas, conduzindo-o a exercitá-la sem que isto configure um tópico de uma disciplina ou ela própria. Afinal por que aprender cartografia? Este despertar para a cartografia pode ser iniciado com o aluno ainda na pré- infância, através de informações apresentadas pela própria escola na forma de mapas, a respeito de sua vizinhança, acessos, meios transporte, segurança pública e etc. Essa informações são úteis tanto para os pais como para os alunos, que passarão a elaborar seus próprios “mapas” independente se sabem o que é escala projeção ou qualquer outra técnica cartográfica. Trata-se do exercício cotidiano da cartografia como necessidade e do interesse do próprio aluno, que em conseqüência do seu processo de aprendizagem, aprimora e amplia o seu uso, incorporando novos conhecimentos, tais como geometria, física, matemática, etc... Outras perguntas podem ser formuladas, como por exemplo: Por que o interesse do ensino da cartografia nas escolas? Outras questões podem também ser levantadas. Cabe então ao educador, procurar a resposta que vá ao encontro da formação do cidadão e não de outros interesses. Entende-se que essas respostas devem convergir para os seguintes objetivos:
Respostas que contemplem outros aspectos, tais como:
Podem também ser considerados, entretanto, objetivos secundários desse processo para o ensino da cartografia. Ensinando ao aluno Ensinar cartografia, segundo o ponto de vista aqui apresentado, está associado à 5 fases de trabalho que, respeitadas as suas prioridades definem o conjunto de ações que devem ser desenvolvidas respectivamente pelo professor e aluno, tanto no âmbito local como de sua escola, como de realidades mais distantes. As fases são as seguintes: Fase-1: Expressar todas as informações pertinentes à localização da escola, acessos, sítios de interesse tais como: papelarias; farmácias; pontos de ônibus; etc...por meio de mapas ou croquis elaborado pelos professores da própria escola Fase-2: Capacitação de professores em cartografia. Fase-3: Utilização e aplicação freqüente de mapas nas aulas e na elaboração dos exercícios propostos aos alunos pelo professor. Fase-4: Capacitação específica em cartografia para os alunos do ensino fundamental, a partir da 6a série. Este treinamento deverá sempre está associado as disciplinas que estão sendo ministradas nesse período. Fase-5: Curso profissionalizante para formação de técnicos de nível médio em cartografia. Observa-se que não é exigido professores com conhecimentos especializados em cartografia até a fase-4. Os professores das disciplinas de geografia, matemática, ciências e artes plásticas, orientados para conhecerem as bases em que se assenta a cartografia, serão os orientadores e disseminadores do uso e aplicação da cartografia para este momento. A fase-5, dedicada a formação de profissionais para cartografia, será trabalhada por especialistas
conforme os curricula aprovados (Tabela 3). Tabela 3- Fases de aprendizagem de cartografia Devido ao desconhecimento do que propõe a cartografia e a falta de cultura na utilização de seus produtos pela sociedade, o trabalho que está sendo apresentado tem como objetivo principal despertar e incentivar o uso sistemático da cartografia como ferramenta para compreensão dos problemas físicos, sociais, econômicos, políticos e culturais, junto ao estudo das disciplinas escolares e no cotidiano do educando. Requisitos A consecução dos objetivos desta proposta pauta-se na metodologia apresentada e nos recursos humanos e materiais existentes na escola. Devido os recursos que estão disponíveis em cada escolas apresentarem diferenças significantes chamou-se de kit básico os meios que serão necessários para o desenvolvimento deste trabalho. Paralelamente indica-se também outro conjunto de recursos, humanos e materiais, que podem contribuir com a eficácia deste processo. A tabela 4 contempla os recursos mínimos necessários para a implantação e desenvolvimento desse trabalho junto às escolas da rede de ensino fundamental. Tabela 4- Recursos básicos para a implantação de um trabalho cartográfico na escola Observa-se que esses materiais integram o acervo de qualquer escola e dos materiais que os alunos costumam trazer para as aulas. Os materiais suplementares são utilizados para auxiliar esse trabalho e enriquecem o aprendizado do aluno, entretanto é importante que os professores que forem utilizar dominem esse conjunto de facilidades e possam disponibilizá-los para todos os alunos (Tabela 5) Tabela 5- Recursos suplementares para a implantação de um trabalho cartográfico na escola Outra característica deste processo é permitir ao professor continuar criando atividades em sala de aula e no campo com seus alunos, valendo-se do acervo básico e de sua própria imaginação. Visando auxiliar os professores que envolver-se-ão com este trabalho, apresenta-se uma relação de atividades que podem ajudar na compreensão e conhecimento dos objetivos e técnicas cartográficas:
Conclusão e Recomendações A concepção desta metodogia foi desenvolvida a partir dos princípios básicos que norteiam as técnicas de ensino, de observações, reflexões, e de experiências vividas junto as escolas do ensino fundamental anteriormente. Face ao exposto propõe-se:
Finalmente recomenda-se que cartografia não seja nem disciplina, nem tópico de disciplina, mas uma nova forma de linguagem para apresentar e analisar temas ambientais, sociais, históricos, biológicos, etc, que estão contemplados nas disciplinas escolares do ensino fundamental e médio. Bibliografia MOURA FILHO, J. Elementos de Cartografia: Técnica e Histórica Vol-1, Belém, Falangola editora, 1993 Revista Geografia & Ensino, v6, n.1, p 100-103, Belo Horizonte, Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Geografia, 1997 Oliveira, Cêurio de. Dicionário Cartográfico, 4 ed, Rio de Janmeiro, IBGE, 1993 BAKKER, Múcio Piragibe Ribeiro de. Cartografia - Noções Básicas. Rio de Janeiro, Ministério da Marinha, Diretoria de Hidrografia e Navegação, 1965 Comissão de Cartografia. Cartografia e Aerolevantamento – Legislação, Brasília, IBGE,1981 Volta ao topo da p�gina O USO ESCOLAR DE DADOS DE SENSORIAMENTO REMOTO COMO RECURSO DID�TICO PEDAG�GICO V�NIA MARIA NUNES DOS SANTOS Introdu��o Com o desenvolvimento das modernas tecnologias espaciais, dentre as quais se incluem os sat�lites artificiais, tornou-se poss�vel "(re)conhecer" a terra, atrav�s da coleta de diferentes dados e da aquisi��o de imagens da sua superf�cie, por meio de sensores remotos. Os dados gerados pelos diversos sensores remotos, sobretudo os orbitais (a bordo de sat�lites), tem servido como base para o desenvolvimento e realiza��o de projetos associados �s atividades humanas, no mundo inteiro e em diversas escalas, bem como auxiliado no diagn�stico sobre as implica��es ambientais, econ�micas, sociais, pol�ticas e culturais desses projetos com rela��o a ocupa��o dos espa�os geogr�ficos, favorecendo na realiza��o do planejamento s�cio econ�mico ambiental sustent�vel. Dada a sua import�ncia para o mundo moderno, entende-se que o conhecimento produzido e acumulado sobre o potencial de utiliza��o das tecnologias espaciais, sobretudo do sensoriamento remoto, movido pela cren�a de "ir ao espa�o buscar solu��es para os problemas da terra", deve ser conhecido por toda nossa sociedade, pela qualifica��o que pode promover no desempenho dos agentes sociais, para a melhoria das condi��es de vida, o que justifica o compromisso de divulgar ci�ncia. A escola, concebida como ag�ncia de comunica��o social que tem no saber sua mat�ria prima, � o espa�o privilegiado capaz de receber e processar tais informa��es transformando-as em conhecimento, e por meio desse processo, desenvolver a fun��o social de formar cidad�os preparados para participa��es sociais consistentes e construtivas. Com o processo de mudan�as desencadeado a partir da nova lei de diretrizes e bases da educa��o (9394/96), resultante em parte da evolu��o e amplia��o do conhecimento sistematizado, vem sendo assinalada a necessidade da educa��o escolar trabalhar com conte�dos e recursos que qualifiquem o cidad�o para a vida na sociedade moderna tecnol�gica. Em conson�ncia com a lei, os par�metros curriculares nacionais e as diretrizes para o ensino m�dio, destacam a import�ncia do trabalho com o conhecimento cient�fico e tecnol�gico no ensino fundamental e m�dio, respectivamente. Este contexto favorece a introdu��o da tecnologia de sensoriamento remoto na escola, enquanto conte�do e recurso did�tico inovador no processo de ensino e aprendizagem, frente as atuais exig�ncias de reformula��o da educa��o escolar impostas pela conjuntura de nossa sociedade de final de mil�nio. O Sensoriamento Remoto e suas possibilidades no estudo das disciplinas escolares O trabalho realizado com sensoriamento remoto nas escolas, tem se constitu�do numa oportunidade de aproveitar seu vasto potencial de uso e aplica��es para a compreens�o da din�mica do processo de interven��o/repercuss�o das rela��es sociais no equil�brio/desequil�brio do meio ambiente, permitindo ultrapassar uma perspectiva de abordagem restrita �s ci�ncias da natureza, comum na abordagem desta quest�o, e avan�ar na perspectiva das ci�ncias sociais e da pedagogia da comunica��o. O uso escolar dos produtos e t�cnicas de sensoriamento remoto apresentam-se como recurso para o processo de discuss�o/constru��o de conceitos pelos alunos, e como conte�do em si mesmas. Podemos verificar suas possibilidades de uso em diferentes disciplinas tais como: geografia, hist�ria, ci�ncias, matem�tica, educa��o art�stica, dentre outras, principalmente em abordagens interdisciplinares, como por exemplo na focaliza��o do tema meio ambiente. No ensino da geografia, a utiliza��o de imagens de sat�lite, por exemplo, permite identificar e relacionar elementos naturais e s�cio econ�micos presentes na paisagem tais como serras, plan�cies, rios, bacias hidrogr�ficas, matas, �reas agricult�veis, industriais, cidades.., bem como acompanhar resultados da din�mica do seu uso, servindo portanto como um importante subs�dio � compreens�o das rela��es entre os homens e de suas conseq��ncias no uso e ocupa��o dos espa�os e nas implica��es com a natureza. No ensino da hist�ria, com imagens de um mesmo local produzidas em per�odos/anos diferentes, � poss�vel apreender a temporalidade dos fatos em sua din�mica e fazer a reconstitui��o do processo de uso, ocupa��o e desenvolvimento de uma regi�o, enquanto um movimento em suas regularidades e altern�ncias, perman�ncias e mudan�as, mostrando as transforma��es no perfil econ�mico e as possibilidades de constru��o de planos administrativos e condutas sociais participativas que se abrem a partir desse conhecimento. Como as imagens de sat�lite est�o associadas aos fen�menos f�sicos de absor��o e reflex�o da luz, estas podem ser analisadas e compreendidas por interm�dio do ensino de ci�ncias, de tal forma a se constitu�rem no pr�prio conte�do a ser compreendido, enquanto elemento cultural componente das sociedades tecnol�gicas, ao mesmo tempo em que propiciam compreens�o de conceitos f�sicos a elas associados. Outros estudos voltados ao ensino de ci�ncias ainda podem encontrar nas imagens uma refer�ncia para a sua compreens�o, tais como o processo sa�de/doen�a relacionado a vetores naturais como por exemplo a �gua e as condi��es em que se apresenta no meio ambiente, evidenciadas pelo sensoriamento remoto. No ensino de matem�tica, as imagens de sat�lite e fotografias a�reas podem ser utilizadas como recurso para a compreens�o de conceitos, como os de �rea, propor��o e formas geom�tricas, atrav�s da an�lise e compreens�o entre os elementos constitutivos de uma paisagem tais como planta��es, estradas, serras, rios e cidades. Os produtos de sensoriamento remoto podem ser utilizados como recurso � compreens�o e resolu��o de problemas reais/concretos, como por exemplo calcular a �rea desmatada de uma floresta e a propor��o deste impacto para a popula��o local e circunvizinha, utilizando diferentes escalas. Esses recursos podem auxiliar o aluno a perceber "o tamanho real" do problema e consequentemente a import�ncia de aprender a manipular conceitos matem�ticos para compreend�-los, construindo o pr�prio conhecimento. Em educa��o art�stica, � poss�vel elaborar maquetes a partir de imagens de sat�lite, fotografias a�reas e mapas (cartas topogr�ficas), mostrando em diferentes escalas serras, vales, rios, represas, estradas, ferrovias, cidades, etc., "construindo" a regi�o na sua tridimensionalidade, al�m de possibilitar a elabora��o de outros textos art�sticos, liter�rios e pl�sticos a partir das percep��es propiciadas pela leitura das imagens e pela experi�ncia est�tica da rela��o com elas. O contato, sobretudo com as cores e formas caracter�sticas das imagens de sat�lite e sua decodifica��o, encaminha os alunos aos desdobramentos de leituras objetivas e subjetivas do espa�o geogr�fico, prop�cias ao desenvolvimento de experimentos pl�sticos originais. Esses s�o apenas alguns exemplos dos poss�veis usos did�ticos dos produtos e t�cnicas de sensoriamento remoto no tratamento de conte�dos curriculares. Embora estes exemplos apresentem possibilidades multidisciplinares de utiliza��o escolar do sensoriamento remoto, � poss�vel tamb�m desenvolver estudos interdisciplinares a partir da defini��o de um tema espec�fico para estudo, onde as contribui��es disciplinares se tecem na sua an�lise, como por exemplo o tema meio ambiente. O Sensoriamento Remoto e o Estudo do Meio Ambiente na Escola As caracter�sticas dos produtos do sensoriamento remoto, sobretudo das imagens de sat�lite, tais como repetitividade de cobertura; justaposi��o de informa��es; abrang�ncia espacial; cores e formas, apresentam importante contribui��o para os estudos ambientais na escola, revelando a din�mica do processo de constru��o do espa�o geogr�fico. A abrang�ncia espacial e o car�ter temporal das imagens de sat�lite, que possibilitam uma vis�o de conjunto da paisagem em tempos diferentes, seq�enciais e simult�neos, podem auxiliar nos estudos do meio ambiente, mostrando, por exemplo, as rela��es entre o crescimento desordenado das cidades e a presen�a de rios/c�rregos polu�dos, favorecendo na localiza��o de poss�veis fontes poluidoras, tais como ind�strias ou loteamentos irregulares, bem como subsidiar na an�lise dos processos de uso e ocupa��o dos espa�os, enriquecendo estudos hist�ricos e geogr�ficos. A possibilidade de associarmos, ao uso escolar do sensoriamento remoto, atividades de campo voltadas � verifica��o da verdade terrestre e a contextualiza��o das informa��es obtidas a partir das imagens de sat�lite e fotografias a�reas, atrav�s do estudo do meio ambiente local, tem norteado o desenvolvimento de projetos de educa��o ambiental nas escolas, sob nossa coordena��o. Explorar com recursos de sensoriamento remoto, inicialmente, regi�es conhecidas do aluno favorece a descri��o dos elementos presentes na paisagem, familiarizando-o com esta forma de representa��o do espa�o. deixar que o aluno observe uma imagem durante o tempo que for necess�rio para localizar sozinho seus principais elementos, sobretudo os constitutivos da sua cidade, permite que este "se encontre" nesta paisagem:
A realiza��o de um estudo sobre os problemas s�cio ambientais de uma cidade/regi�o e suas implica��es com a qualidade de vida da popula��o, constitui-se em exemplo interessante do que consideramos acima. Se selecionarmos o recurso h�drico como vetor, a partir do qual iniciaremos o estudo em quest�o, n�o podemos deixar de investigar o comprometimento de um simples c�rrego urbano polu�do (contribuinte, que des�gua no rio principal de uma bacia hidrogr�fica, com o meio ambiente regional, segundo uma vis�o local e posteriormente por uma �tica integrada com toda regi�o atingida direta ou indiretamente por este manancial. Quando se analisa o c�rrego polu�do em quest�o utilizando apenas levantamentos restritos, � poss�vel que escape � vista as implica��es degradantes que o mesmo possa estar provocando em outros locais, � quil�metros de dist�ncia da �rea estudada. A utiliza��o de recursos de sensoriamento remoto possibilita aos alunos uma apreens�o sist�mica da �rea de estudo, favorecendo � an�lise do meio ambiente e ecossistemas associados, considerando n�o apenas um �nico aspecto/vari�vel, mas sim a multiplicidade de aspectos/vari�veis que possam estar contribuindo para a degrada��o da qualidade das �guas, estabelecendo rela��es entre o impacto local e suas repercuss�es espaciais e revelando, consequentemente, suas implica��es para o decl�nio da qualidade de vida da popula��o atendida direta ou indiretamente por este manancial. Nos projetos educacionais desenvolvidos, voltados ao uso escolar do sensoriamento remoto no estudo do meio ambiente com refer�ncia nos recursos h�dricos, professores de diferentes disciplinas foram capacitados em m�dulos espec�ficos e orientaram seus alunos na realiza��o de atividades em sala de aula e trabalhos de campo, incluindo:
A utiliza��o dos recursos de sensoriamento remoto, associados ao desenvolvimento de diferentes atividades como as citadas acima, tem propiciado aos alunos condi��es de compreender o meio ambiente local e regional; refletir sobre a realidade s�cio ambiental em estudo; propor solu��es para os problemas identificados, bem como exercitarem a sua cidadania atrav�s de a��es/interven��es escolares voltadas para a melhoria da qualidade de vida. Considera��es sobre o Uso Escolar do Sensoriamento Remoto A proposta de trabalho com os recursos de sensoriamento remoto na escola n�o se limita a uma mera transfer�ncia mec�nica de informa��es. N�o se trata de proceder apenas � divulga��o de suas caracter�sticas e potencialidades, mas sobretudo de refletir sobre elas e trabalhar suas rela��es com a pr�tica pedag�gica e com o tratamento dos conte�dos curriculares em suas rela��es com a vida, visando a constru��o do conhecimento por professores e alunos. Como afirma o educador Gutierrez (1979), "o mero fato de interpretar ou apropriar-se de um saber n�o � suficiente para que, com propriedade de termos, possamos falar de aprendizagem ‘aut�ntica’. Somente pode chamar-se aut�ntico o conhecimento que em si mesmo e por si mesmo seja produtivo e transformador, o que requer do preceptor que ele o transforme em conhecimento seu e reestruture � sua maneira a informa��o". Tal reestrutura��o requer um trabalho ativo-reflexivo com a informa��o, por parte do aprendiz, orientado pelo docente, que o levar� a utiliz�-la enquanto ferramenta:
O uso escolar do sensoriamento remoto recomenda o desenvolvimento da pedagogia da comunica��o no tratamento dos conte�dos curriculares, considerando a an�lise da realidade concreta e as reflex�es poss�veis de serem desenvolvidas sobre ela, propiciadoras do exerc�cio de opera��es mentais implementadoras do desenvolvimento do racioc�nio cr�tico e da produ��o do conhecimento. Por em pr�tica a pedagogia da comunica��o significa por em pr�tica iniciativas pedag�gicas transformadoras. Tais iniciativas implicam:
Isto pressup�e propiciar ao aluno condi��es de compreender a vida humana numa dimens�o de totalidade, pela apreens�o das rela��es rec�procas entre o seu meio imediato e o mais amplo; pela apreens�o da resson�ncia das atua��es individuais e das organizadas de maneira coletiva e colaborativa, na implementa��o de planos administrativos que visem a qualifica��o e preserva��o do meio ambiente. O uso escolar do sensoriamento remoto, como recurso did�tico pedag�gico no processo de ensino aprendizagem, permite desmistificar a id�ia que uma tecnologia de ponta � algo distante da escola, bem como esclarece que professores podem promover ou proceder � socializa��o da ci�ncia requalificando a rela��o do ensino com o conhecimento e com a vida, quando o seu uso est� voltado para o estudo de quest�es importantes da atualidade e significativa para os alunos. Nesta perspectiva, entendemos que o uso escolar do sensoriamento remoto pode contribuir para o desenvolvimento da fun��o da escola na atualidade, de formar cidad�os preparados para participa��es sociais consistentes e construtivas atrav�s dos recursos da ci�ncia presentes na sociedade, oportunizando a escola, e a partir dela a comunidade, o acesso ao conhecimento da fun��o social desta tecnologia. Refer�ncias bibliogr�ficas Santos, V. M. N. Escola, cidadania e novas tecnologias: investiga��o sobre experi�ncias de ensino com o uso de sensoriamento remoto. S�o Paulo. 150p. Disserta��o de mestrado. Faculdade de Educa��o da Universidade de S�o Paulo, 1999. Santos, V. M. N. O uso escolar das imagens de sat�lite: socializa��o da ci�ncia e tecnologia espacial. in: Penteado, H.D. Pedagogia da comunica��o. S�o Paulo: Cortez, 1998. p.197-215. Penteado, H.D. Meio ambiente e forma��o de professores. S�o Paulo, Cortez, 1994. Gutierrez, F. Linguagem total : uma pedagogia dos meios de comunica��o. S�o Paulo : Summus, 1979. p. 110 Volta ao topo da p�gina Quais são os 4 tipos de energia?Existem cinco tipos de energia na natureza: térmica, elétrica, mecânica, radiante e química.
Quais são os 7 tipos de energia?Conheça os tipos de energia. Energia mecânica.. Energia térmica.. Energia elétrica.. Energia química.. Energia atômica.. Energia cinética.. Quais são os principais tipos de energia apresentadas no texto?São elas:. Energia Hidráulica: obtida pela força da água dos rios.. Energia Solar: obtida pela energia do sol.. Energia Eólica: obtida pela força dos ventos.. Energia Geotérmica: obtida pelo calor do interior da terra.. Biomassa: obtida de matérias orgânicas.. Energia Gravitacional: obtida pela força das ondas dos oceanos.. O que é energia é quais são os tipos de energia?A energia é expressa em muitas formas – cinética, potencial, química, entre outras –, mas, essencialmente, trata-se de uma grandeza física abstrata, relacionada com o movimento e que não pode ser criada ou destruída, mas somente transformada, mediante a aplicação de uma força.
|
No caderno associe os tipos de energia indicados com as definições apresentadas
Postagens relacionadas
direito autoral © 2024 comojogaruno Inc.
