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Com Ciência

Inpe e Unicamp juntos na calibração absoluta de sensores em satélites

Publicado em 15 dezembro 2008

Na fazenda Vila Verde, em Luís Eduardo Magalhães, no extremo oeste da Bahia, uma área de 200 x 200 m2 teve plantações e máquinas agrícolas substituídas por um terreno limpo e sensores portáteis para captar radiação eletromagnética refletida pela superfície do solo. Pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) descobriram na cidade um sítio bom para calibrar os sensores dos satélites da série CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite). Embora a área no município - que é pequeno, mas tem o 36º maior PIB do país - não se situe numa altitude ideal (acima de 1000 m) para esse tipo de atividade, reúne condições que viabilizam a tarefa: é plana, brilhante (clara), uniforme e seca. Por isso, nele foram feitas as medições que resultaram na primeira calibração absoluta dos dados dos sensores colocados a bordo do satélite CBERS-2, realizada em 2004, e serão realizadas outras com a finalidade de calibrar os dados dos sensores dos satélites CBERS-3, a ser lançado em 2010.

A calibração absoluta de um sensor tem como objetivo relacionar o número digital (ND) existentes nas imagens por ele gerada com valores de radiância (Lλ), permitindo assim aos usuários a transformação dos NDs presentes nessas imagens em valores físicos como a própria Lλ ou como em valores de reflectância (ρλ).

“A calibração é necessária porque não há um sensor igual a outro”, explica Flavio Ponzoni, da Divisão de Sensoriamento Remoto do Inpe, que trabalha em parceria com Jurandir Zullo, do Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura, da Unicamp. O objetivo é estabelecer uma relação matemática entre as medidas da radiação na superfície remotamente coletadas em campo e a quantidade de radiação efetivamente captada pelos sensores durante o vôo pela órbita da Terra. Para isso, munidos de um espectrorradiômetro portátil, os pesquisadores caracterizam a superfície selecionada em campo concomitantemente à passagem do satélite.

“É importante garantir a relação da radiância (potência da energia refletida pela superfície) com os números digitais registrados pelos sensores e que irão efetivamente compor as imagens geradas”, completa Ponzoni. A partir do conhecimento dessa relação, é possível a qualquer usuário dos dados coletados converter os números digitais em valores físicos que, por sua vez, podem ser correlacionados a propriedades físicas dos objetos presentes na superfície terrestre.

O princípio básico de funcionamento do sensoriamento remoto dos recursos naturais fundamenta-se na radiação eletromagnética emitida pelo Sol, composta por diversos comprimentos de onda, que ao atingir objetos presentes na superfície da Terra, de acordo com suas propriedades físico-químicas, será absorvida, transmitida ou refletida.

No caso dos satélites CBERs, os sensores são do tipo CCD. Nesse sistema, uma rede de detetores adequadamente posicionados numa plataforma no interior do satélite esquadrinha a superfície de um terreno.

Parceria de longo prazo com repercussão internacional

O trabalho é minucioso e de longo prazo. Ponzoni e Zullo começaram a colaboração há dez anos. Tudo começou a partir da necessidade de uma aluna de pós-graduação de Ponzoni que precisava medir a radiância de folhas de uma espécie específica de planta usando equipamento somente disponível no Cepagri/Unicamp. Estimulados a contatar Zullo, que trabalha com o assunto desde 1995 quando fez doutorado na França e estudou a correção atmosférica das imagens de satélite, não só realizaram as medidas necessárias da aluna, como iniciaram uma discussão sobre as possibilidades de concretizar uma iniciativa audaciosa de calibrar dados orbitais de sensores estrangeiros, preparando-se para a futura necessidade do Brasil em se capacitar nesse tipo de trabalho diante da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB).

Como resultado dessas primeiras discussões, em 1998, foi aprovado um projeto de pesquisa junto à Fapesp envolvendo a de calibração absoluta de dados do sensor TM/Landsat-5. O sítio escolhido nesse caso foi o Salar de Uyuni, na Bolívia. Com a colaboração de Zullo e de outros pesquisadores, o projeto rendeu dois artigos científicos e foi muito bem recebido pela comunidade científica internacional.

Há pouca gente no mundo se dedicando à tarefa, em países como os Estados Unidos, o Reino Unido, a França e a China. No Brasil, programas como o Sistema de Vigilância da Amazônia (Sivam) e a MECB têm investido na aquisição e no desenvolvimento de sensores a serem transportados por satélites ou aviões, mas a atenção para a necessidade de calibração no país é recente. Mesmo em nível mundial, a comunidade envolvida com o tema é muito menor que a de cientistas ligados ao desenvolvimento de satélites. “A equipe brasileira é pequena se comparada à chinesa, por exemplo, que tem mais de vinte pesquisadores dedicados exclusivamente a esse tipo de atividade”, compara Ponzoni. No entanto, agora o Brasil integra o seleto clube dos países que desenvolvem suas próprias missões de calibração.