Este documento discute os conceitos de resolução para sensores remotos, incluindo: 1) Resolução espectral refere-se ao número e tamanho de intervalos de comprimento de onda aos quais um sensor é sensível. 2) Resolução espacial mede o menor espaçamento entre objetos que podem ser distinguidos. 3) Resolução temporal é a frequência com que imagens de uma área são obtidas. 4) Resolução radiométrica descreve a capacidade de um sensor detectar pequenas variações na energia medida.

1. Prof.: Leonardo F. Peres
leonardo.peres@igeo.ufrj.br
Prof.: Leonardo F. Peres
leonardo.peres@igeo.ufrj.br

2. Resolução do Sensor RemotoResolução do Sensor Remoto
• Resolução – É o máximo poder de separação
ou discriminação de uma medida
• Resolução – É o máximo poder de separação
ou discriminação de uma medida

3. Resolução do Sensor RemotoResolução do Sensor Remoto
• Espectral - número e dimensão (tamanho) de intervalos de
comprimentos de onda específico (bandas ou canais) no espectro
eletromagnético aos quais um sensor é sensível, e.g. azul, verde,
vermelho, infravermelho próximo, microondas.
• Espacial - o tamanho do campo de visão instantâneo (IFOV)
projetado no terreno (GIFOV), e.g. 10 x 10 m. É uma medida da
menor separação angular ou linear entre dois objetos que pode ser
determinada pelo sistema de sensoriamento remoto.
• Temporal – o quão frequente o sensor registra
imagens/dados/informações de uma área particular, e.g. a cada 30
dias.
• Radiométrica – sensibilidade de um sensor de sensoriamento
remoto em detectar pequenas diferenças na energia eletromagnética
registrada.
• Espectral - número e dimensão (tamanho) de intervalos de
comprimentos de onda específico (bandas ou canais) no espectro
eletromagnético aos quais um sensor é sensível, e.g. azul, verde,
vermelho, infravermelho próximo, microondas.
• Espacial - o tamanho do campo de visão instantâneo (IFOV)
projetado no terreno (GIFOV), e.g. 10 x 10 m. É uma medida da
menor separação angular ou linear entre dois objetos que pode ser
determinada pelo sistema de sensoriamento remoto.
• Temporal – o quão frequente o sensor registra
imagens/dados/informações de uma área particular, e.g. a cada 30
dias.
• Radiométrica – sensibilidade de um sensor de sensoriamento
remoto em detectar pequenas diferenças na energia eletromagnética
registrada.
10 m
B G R NIR
Jan
15
Feb
15
10 m

4. • Características do sistema de observação (radiômetro
e satélite)
– Resolução Espectral

5. Resolução
Espectral
Resolução
Espectral

6. Marina na Bacia Ace, Carolina do SulMarina na Bacia Ace, Carolina do Sul
Resolução
Espectral
Resolução
Espectral

7. Airborne Visible
Infrared Imaging
Spectrometer
(AVIRIS) Cubo de
dados da Ilha de
Sullivan obtida em
26 de Outubro de
1998
Airborne Visible
Infrared Imaging
Spectrometer
(AVIRIS) Cubo de
dados da Ilha de
Sullivan obtida em
26 de Outubro de
1998
Color-infrared color
composite on top
of the datacube was
created using three
of the 224 bands
at 10 nm
nominal bandwidth.
Resolução
Espectral
Resolução
Espectral

8. • Resolução Espectral
– 4 Bandas
– 224 Bandas

9. • Resolução Espectral

10. • Resolução Espectral
Bandas do Advanced Very
High Resolution
Radiometer (AVHRR)
Bandas do Advanced Very
High Resolution
Radiometer (AVHRR)

11. • Resolução Espectral
Imagens do Advanced
Very High Resolution
Radiometer (AVHRR)
Imagens do Advanced
Very High Resolution
Radiometer (AVHRR)

12. Resolução
Espacial
Resolução
Espacial
Imagem de uma área
residencial próxima a
Mechanicsville, Nova
Iorque, obtida em 1 de
Julho de 1998, com uma
resolução espacial de 0.3 x
0.3 m utilizando uma
câmera digital.
Imagem de uma área
residencial próxima a
Mechanicsville, Nova
Iorque, obtida em 1 de
Julho de 1998, com uma
resolução espacial de 0.3 x
0.3 m utilizando uma
câmera digital.

13. Resolução
Espacial
Resolução
Espacial

14. GOES-8: ~1 km
Hurricane Erin
09/09/01 ~1530 Z
• Resolução Espacial: 1km para 250m

15. Hurricane Erin
09/09/01 ~1530 Z
• Resolução Espacial: 1km para 250m
MODIS: ~250 m

16. • Resolução Espacial e Espectral
7 Bandas do Landsat
Thematic Mapper Data
7 Bandas do Landsat
Thematic Mapper Data

17. Resolução TemporalResolução Temporal
1 de Junho de
2006
1 de Junho de
2006
17 de Junho
de 2006
17 de Junho
de 2006
3 de Julho de
2006
3 de Julho de
2006
Aquisição de dados por um Sensor RemotoAquisição de dados por um Sensor Remoto
16 dias16 dias

18. • Resolução Temporal
– É a frequência com que imagens de uma mesma área são obtidas

19. Existem considerações sobre resolução espacial e temporal que
precisam ser feitas para determinadas aplicações.
Existem considerações sobre resolução espacial e temporal que
precisam ser feitas para determinadas aplicações.

20. Resolução RadiométricaResolução Radiométrica
8-bit
(0 - 255)
8-bit
(0 - 255)
9-bit
(0 - 511)
9-bit
(0 - 511)
10-bit
(0 - 1023)
10-bit
(0 - 1023)
0
0
0
7-bit
(0 - 127)
7-bit
(0 - 127)0

21. Resolução Radiométrica
• A resolução radiométrica de um sensor (imagem) descreve a
sua habilidade em discriminar variações pequenas na energia
medida
• Quanto maior a resolução radiométrica de um sensor, mais
sensível ele será para detectar pequenas diferenças na
energia refletida ou emitida que ele mede
• Os dados registrados por um sensor (imagem) são gravados
em bits (bit é a simplificação para dígito binário e corresponde
a menor unidade de informação utilizada em computação) que
codificam os números em formato binário
• Cada bit registra 21 = 2 níveis de informação. O número
máximo de níveis de informação disponível depende do
número de bits utilizados na representação da energia
registrada

22. Resolução Radiométrica
• Portanto, se um sensor utiliza 8 bits para registrar os dados, então
haverá 28 = 256 valores digitais disponíveis, variando de 0 até 255.
Entretanto, se somente são utilizados 4 bits, então somente haverá
24 = 16 valores disponíveis variando de 0 a 15 (a resolução
radiométrica é bem menor)
2 bits = 22
= 4 valores
8 bits = 28
= 256 valores

23. Resolução Radiométrica

24. Relação entre as diferentes resoluçõesRelação entre as diferentes resoluções
•Do ponto de vista do sensoriamento remoto seria interessante
ter uma grande cobertura (grande GFOV) e uma alta resolução
espacial (pequeno GIFOV). Isto resultaria numa alta cobertura
temporal da Terra em conjunto com uma alta resolução
espacial.
•Entretanto há limitações que precisam ser consideradas, como
mostradas na próxima tabela com base nos exercícios que
fizemos.
•Do ponto de vista do sensoriamento remoto seria interessante
ter uma grande cobertura (grande GFOV) e uma alta resolução
espacial (pequeno GIFOV). Isto resultaria numa alta cobertura
temporal da Terra em conjunto com uma alta resolução
espacial.
•Entretanto há limitações que precisam ser consideradas, como
mostradas na próxima tabela com base nos exercícios que
fizemos.

25. Ver no quadro a importância da razão sinal ruído e o custo
entre as diferentes resoluções. Relação entre as diferentes
resoluções
Ver no quadro a importância da razão sinal ruído e o custo
entre as diferentes resoluções. Relação entre as diferentes
resoluções
Energia  = SNR  Energia  = SNR 
Tempo de permanência
por pixel alto
Tempo de permanência por
pixel baixo
Tamanho do pixel grande Tamanho do pixel pequeno
Largura da banda larga Largura da banda estreita

26. Relação entre as diferentes resoluçõesRelação entre as diferentes resoluções
Parâmetros Grande GFOV (1250 km)
e grande GIFOV (1 km)
Grande GFOV (1250 km)
e pequeno GIFOV (30 m)
Pequeno GFOV (170 km)
e pequeno GIFOV (30 m)
Número de pixels 1250 ≈42000 ≈6000
Tempo de permanência
por pixel
≈ 10-4 s ≈ 10-8 s ≈ 10-7 s
Volume de dados -
armazenamento
Baixo Alto Médio
Distorção dos pixels
nas bordas
Alta Alta Baixa
Cobertura Temporal da
Terra
Alta (cobertura da Terra
em 1 dia)
Alta (cobertura da Terra
em 1 dia)
Baixa (cobertura da Terra
em 7 dias)
Energia captada de
acordo com o tempo de
permanência
Alta Baixa Média

27. Relação entre as diferentes resoluçõesRelação entre as diferentes resoluções
•Geralmente temos 2 categorias de sistemas
sensores:
•Alta cobertura temporal e baixa resolução
espacial;
•Baixa cobertura temporal e alta resolução
espacial.
•Geralmente temos 2 categorias de sistemas
sensores:
•Alta cobertura temporal e baixa resolução
espacial;
•Baixa cobertura temporal e alta resolução
espacial.

28. Relação entre as diferentes resoluçõesRelação entre as diferentes resoluções
• Além dos custos entre resolução espacial e
cobertura temporal, há também custos entre as
resoluções espacial, radiométrica e espectral:
•QUESTÃO: Para uma alta resolução espacial,
qual deve ser a característica do sensor?
• Para uma alta resolução espacial, o sensor
deve ter um pequeno GIFOV. Entretanto, a
quantidade de energia que pode ser captada
pelo sensor diminui a medida que a área do
pixel diminui. Isto resulta numa redução da
resolução radiométrica.
• Além dos custos entre resolução espacial e
cobertura temporal, há também custos entre as
resoluções espacial, radiométrica e espectral:
•QUESTÃO: Para uma alta resolução espacial,
qual deve ser a característica do sensor?
• Para uma alta resolução espacial, o sensor
deve ter um pequeno GIFOV. Entretanto, a
quantidade de energia que pode ser captada
pelo sensor diminui a medida que a área do
pixel diminui. Isto resulta numa redução da
resolução radiométrica.

29. Relação entre as diferentes resoluçõesRelação entre as diferentes resoluções
• QUESTÃO: O que podemos fazer para aumentar
a quantidade de energia detectada (e por
conseguinte a resolução radiométrica) sem
diminuir a resolução espacial?
• Para aumentar a quantidade de energia
detectada (e por conseguinte a resolução
radiométrica) sem diminuir a resolução espacial,
deveríamos alargar a banda de um determinado
canal (o intervalo de comprimento de onda de
um canal ou banda). Infelizmente, isto resultaria
numa redução da resolução espectral.
• QUESTÃO: O que podemos fazer para aumentar
a quantidade de energia detectada (e por
conseguinte a resolução radiométrica) sem
diminuir a resolução espacial?
• Para aumentar a quantidade de energia
detectada (e por conseguinte a resolução
radiométrica) sem diminuir a resolução espacial,
deveríamos alargar a banda de um determinado
canal (o intervalo de comprimento de onda de
um canal ou banda). Infelizmente, isto resultaria
numa redução da resolução espectral.

30. • Resolução Espacial e Espectral