Trabalhando com dados de satélite no Global Mapper

À medida que o sol brilha, ele emite radiação eletromagnética para a Terra, parte da qual detectamos como luz. Diferentes materiais, superfícies e características refletem essa energia de maneiras distintas. A faixa mais conhecida de radiação eletromagnética é a luz visível — a luz que nossos olhos detectam e usam para perceber o mundo visível ao nosso redor — que se situa entre comprimentos de onda de 380 a 720 nanômetros. O espectro completo da radiação eletromagnética abrange muitos comprimentos de onda, e faixas específicas dessa energia causam certos efeitos ou são usadas para fins particulares. Por exemplo, a luz ultravioleta, a luz que causa queimaduras solares, tem um comprimento de onda de 300 a 380 nanômetros, enquanto a energia usada pelos raios X é ainda mais curta, com um comprimento de onda de 0.03 a 300 nanômetros. Na outra extremidade do espectro, a radiação de micro-ondas apresenta um comprimento de onda de aproximadamente 1 milímetro a 30 centímetros.

Os dados de satélite são criados registrando a radiação eletromagnética refletida e emitida em faixas específicas de comprimento de onda. À medida que um satélite em órbita da Terra passa sobre uma área, sensores avançados registram a energia emitida e refletida de volta para o espaço pela superfície terrestre. Esses dados são finalmente entregues em formato raster, com cada pixel representando um valor de refletância de radiação variável.

Os dados coletados por satélite dividem as faixas de energia refletida por comprimento de onda em camadas de imagem separadas para a mesma cena. Cada uma dessas camadas é chamada de banda, e cada banda pode ser uma camada raster independente com um único valor associado a cada pixel. Uma fonte comum de dados de satélite é o Landsat 8 (OLI), que usa as seguintes designações de banda para distinguir a refletância de diferentes comprimentos de onda da radiação eletromagnética.

Fonte: Quais são as melhores bandas espectrais do Landsat para usar na minha pesquisa?

Os dados do Landsat 8 e de outros satélites podem ser baixados do EarthExplorer , um portal de download de dados hospedado pelo USGS. A caixa de diálogo de fontes de dados online no Global Mapper contém um link direto para o EarthExplorer na pasta Imagens. Conectar-se a essa fonte abrirá o site de download do EarthExplorer do USGS em um navegador da web e usará os limites da tela atual do Global Mapper como a área de interesse para o download dos dados, facilitando a localização e o download de dados de satélite para uma área de projeto.

Criação de imagens multiespectrais

A combinação de dados de diferentes bandas em uma única camada multiespectral pode revelar detalhes adicionais de uma área. Imagens multiespectrais são criadas no Global Mapper carregando as bandas separadamente e exportando-as como uma única imagem raster multibanda. 

Para obter uma imagem com cores naturais a partir das bandas separadas, combine as bandas vermelha, verde e azul durante a exportação. Isso resulta em uma imagem com aparência natural e próxima de como veríamos a paisagem na área. 

As bandas vermelha, verde e azul, bandas 4, 3 e 2 dos dados do Landsat 8, são combinadas para gerar uma imagem de satélite em cores naturais. 

A manipulação adicional das bandas exibidas em uma imagem pode revelar características específicas da cena. O empilhamento das bandas do infravermelho próximo, vermelho e verde cria uma imagem de cores falsas específica, frequentemente chamada de imagem colorida infravermelha. Como se sabe que a clorofila, encontrada em vegetação saudável, reflete a luz infravermelha próxima, essa combinação de bandas é útil para identificar vegetação saudável. 

A partir dos dados do Landsat 8, as bandas 5, 4 e 3 são exportadas para gerar uma imagem no infravermelho próximo. Nesse resultado, as áreas vermelhas indicam vegetação saudável. 

Embora apenas três bandas de dados sejam usadas para exibir uma imagem, o Global Mapper pode exportar arquivos de dados multibanda que contêm todas as bandas de uma determinada área. Ao exportar sete bandas comumente usadas para um único arquivo multibanda, a ordem e a exibição das bandas podem ser alteradas e configuradas na caixa de diálogo Opções de Camada. 

A aba Configuração de Bandas oferece diversas combinações de bandas predefinidas para fontes comuns de dados de satélite. A combinação de bandas de Falsa Cor 6, 5, 4 pode ser útil para análises agrícolas, pois mostra claramente as áreas vegetadas em verde e as áreas de campo árido em rosa e magenta. 

 

 

Afiar panelas

Os dados de satélite são frequentemente coletados com uma resolução inferior à das imagens aéreas de baixa altitude. Os dados do Landsat 8 mostrados acima têm uma resolução espacial de 30 metros, o que significa que cada pixel representa uma seção de 30 metros por 30 metros da superfície terrestre. O satélite Landsat também coleta uma banda pancromática de dados com resolução de 15 metros, que captura dados de refletância para uma gama mais ampla de comprimentos de onda. 

A banda pancromática de alta resolução é usada com a imagem de cor natural no processo de Pan Sharpening para aprimorar o nível de detalhes e a cor da imagem multiespectral. 

 

Cálculo Raster

Além de sobrepor os valores das bandas para gerar um mapa que mostre características e materiais específicos presentes na cena, as bandas individuais podem ser usadas na Calculadora Raster do Global Mapper para extrair ainda mais informações. Como estudos demonstraram a interação de diferentes superfícies e elementos com a radiação eletromagnética, fórmulas podem ser aplicadas usando os valores de refletância de energia dos pixels de coordenadas de múltiplas bandas para derivar novas camadas de dados. 

A Calculadora Raster oferece diversas fórmulas predefinidas para cálculos comuns, com várias variações que refletem as diferenças na estrutura de bandas dos dados de origem. Ela também permite a entrada de fórmulas e expressões matemáticas personalizadas para criar novas camadas raster. 

No exemplo a seguir, as bandas verde e infravermelha próxima dos dados do Landsat 8 são usadas para calcular o Índice de Água por Diferença Normalizada (NDWI) para uma área. Essa fórmula amplamente utilizada detecta a presença de água no ambiente e é útil para monitorar e avaliar áreas úmidas frágeis. 

A fórmula NDWI do Landsat 8 selecionada no Global Mapper nomeia corretamente essas bandas nas fórmulas B3 e B5.

O NDWI utiliza uma escala de -1 a +1 para indicar a presença de água no ambiente. Valores positivos, mostrados em azul, indicam a presença de corpos d'água na cena. 

Compreender como diferentes comprimentos de onda da luz interagem e refletem em superfícies específicas cria a oportunidade de obter uma grande quantidade de informações sobre cobertura do solo e tipos de superfície a partir de dados coletados por satélite e disponíveis gratuitamente. Como esses dados são baseados em pixels, as camadas podem ser usadas com todas as ferramentas de análise raster oferecidas pelo Global Mapper. 

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Referências: 

Quais são as melhores bandas espectrais do Landsat para usar em minha pesquisa? , USGS, www.usgs.gov/faqs/what-are-best-landsat-spectral-bands-use-my-research?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products.

Campbell, James B., e Randolph H. Wynne. Introdução ao Sensoriamento Remoto . Quinta edição, Guilford Press, 2011.