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Em l969 a missão Appolo-9 obteve fotografias daTerra. Com a experiência que teve a designação S-065iniciava-se a detecção remota.

A detecção remota consiste na realização de obser-vações à distância e de medições sem contacto entreo instrumento de medida e a grandeza a medir. Assen-ta na discriminação entre as várias zonas do espectroda radiação e baseia-se na determinação de assinatu-ras electromagnéticas.

Os satélites, que são uma vitória da ciência e umaafirmação da tecnologia, permitem uma observaçãoglobal da Terra. De facto contribuem, através da de-tecção remota, para a compreensão da dinâmica da cir-

culação geral da atmosfera e dosoceanos, para a análise da cobertu-ra vegetal, para o conhecimento dageologia planetária, para a melhoridentificação na hidrologia e para oacompanhamento e ordenamentoda actividade humana.

Em 1972 realizou-se em Viena aConferência das Nações Unidas so-bre a Utilização Pacífica do EspaçoExtra-atmosférico, a fim de coorde-nar e incentivar a utilização do es-paço exterior. Foi a primeiraConferência a nível internacionalque se ocupou da problemática daexploração e da utilização do espa-ço na globalidade.

Portugal fez-se representar nes-sa Conferência pelo Dr. António Sil-va de Sousa (Director-Geral doServiço Meteorológico Nacional) eem resultado criou-se, sob a égideda Presidência do Conselho, no âm-bito da Junta Nacional de Investiga-ção Científica e Tecnológica, aComissão Permanente de Estudosdo Espaço Exterior (CPEEE).

o século XVI Portugal descobriu que o planetaTerra é um globo no espaço:

Uniforme, perfeito, em si sustidoQual, enfim, o Arquetipo que o criou.Vendo o Gama este globo, comovidoDe espanto e de desejo ali ficou.Diz-lhe a Deusa: »O transunto, reduzidoEm pequeno volume, aqui te douDo Mundo aos olhos teus, para que vejasPor onde vás e irás e o que desejas».

(Canto X, est. 79)

O génio do poeta acabava de tera visão profética da utilização do es-paço para melhor conhecer a Terra.

No século XX e no âmbito dasgrandes realizações do Ano Geofí-sico Internacional (1956-1958) foilançado com sucesso o SPUTNIK(Outubro 1957). Iniciava-se a era dautilização do espaço.

Pela primeira vez a Terra pode-ria ser vista e escrutinada de umaposição mais vantajosa, i .e., defora e de longe.

Num discurso que ficou famoso,pronuncado em 1965, nas NaçõesUnidas, o então Embaixador AdlaiStevenson declarou:

«We travel together, passengers ina little spaceship dependent uponits vulnerable reserves of air andsoil: all committed for our safety toits security and peace; preservedfrom annihilation only by care, thework and, I will say, the love we gi-ve our fragile craft».

A detecção remota contribui não só para a compreensão da dinâmica da circulação geralda atmosfera e dos oceanos e para o conhecimento da geologia planetária mas tambémpara a análise da cobertura vegetal e sua evolução, a identificação de recursos hidrológicos

e minerais, para o acompanhamento e ordenamento da actividade humana.

DETECÇÃO REMOTA

F. CARVALHO RODRIGUES

N

Licenciado em Física pela Universidade de Lis- boa e doutorado pela Universidade de Liver- pool, Fernando Carvalho Rodrigues é director do Instituto de Electromecânica e Tecnologia de Informação do LNETI e professor catedrático no Instituto Superior Técnico. Autor de umas duas centenas de publicações científicas, co-autor do recente livro «Sistemas, Entropia, Coesão» (Dis- córdia, 1991), é sócio correspondente da Aca- demia das Ciências de Lisboa. Tem sido, entre nós, um incansável e bem sucedido inovador da aplicação de técnicas da Física na resolução de problemas científicos e tecnológicos. Detentor de numerosas patentes, tem recebido várias dis- tinções, entre as quais os prémios Pfizer (77), Gulbenkian (78,82) e Boa-Esperança (89); che- fia a equipa que projecta o primeiro satélite por- tuguês (PoSAT-1).

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Esta Comissão congregava as instituições públicase privadas interessadas na utilização do espaço, desig-nadamente, as Universidades, a Junta de Energia Nu-clear, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil, oServiço Meteorológico Nacional, as Forças Armadas,os Institutos Geográfico e Cadastral e Hidrográfico,Correios, Marconi, Direcção Geral dos Serviços Flo-restais, Direcção Geral de Aeronáutica Civil e as Asso-ciações Industriais.

Desde logo se reconheceu a importância científi-ca, técnica e económica que a detecção remota repre-sentava para o conhecimento dinâmico e permanentedo território nacional. Assim, a detecção remota cons-tituiu a prioridade de actuação da CPEEE. Esta activi-dade traduziu-se por uma sensibilização e divulgaçãopor todas as entidades públicas e privadas a quem po-

deria interessar o recurso à informação contida na de-tecção remota.

Desta maneira no âmbito da CPEEE realizou-se em1976, em Lisboa, o l.o Seminário sobre Detecção Re-mota. Este Seminário repetiu-se em 1978 e em 1980,novamente em Lisboa.

Entretanto (1979 e 1980) realizaram-se vários cur-sos relacionados com tratamento automático de in-formação.

Em 1976 inicia-se em Portugal o estudo da ciênciae técnica de processamento de imagem, então relacio-nado com a informação contida em imagens de micros-copia electrónica.Posteriormente (1981) foram realizados estudos pi-loto de processamento digital de imagens.

Fig. 1 – Classificação sobre uma imagem do estuário do Sado.

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Em paralelo com estas realidades a CPEEE dinami-zou a formação de cientistas e técnicos no domínio dadetecção remota através de estágios no estrangeiro(E.U.A., Inglaterra, França e Alemanha). Concomitan-temente as capacidades nacionais no domínio do soft-ware aplicado à detecção remota iam sendoincrementadas quer pela melhoria geral da qualidadedos ambientes de desenvolvimento quer pelo esforçode treino no estrangeiro.

A participação das Forças Armadas tem, em todaa actividade de detecção remota, uma grande impor-tância. Assim, foi instalado a bordo de um avião da For-ça Aérea um radiómetro de 8-14 µm para cobertura dazona de infravermelho. Também através do IEPG (In-dependent European Programing Group) da NATOPortugal participa activamente em “Research Groups”da NATO, nomeadamente os relacionados com a de-terminação de assinaturas.

Entretanto, as Universidades iniciaram estudos con-ducentes a projectos de investigação nesta área.

Desde o início que se reconhece a necessidade dedotar o país com a capacidade de uma actuação de qua-lidade, rápida, dinâmica e flexível, que leve com ummínimo de esforço desde a informação recolhida peladetecção remota à representação cartográfica, de umaforma expedita, disponível para utilização o conheci-mento sobre os mais diversos temas.

Os participantes neste programa, envolvendo La-boratórios, a Universidade e entidades privadas, aliamentre si as características da inovação e criatividadecientífica com a disciplina de objectivos e a flexibili-dade da iniciativa privada.

Ferramenta fundamental para a produção de infor-mação nos domínios do ambiente, da agricultura, da

silvicultura, da indústria e de grande parte da vidasócio-económica dos povos, a detecção remota é ho-je, e será ainda durante alguns anos, alvo de esforçosnotáveis de investigação e desenvolvimento científi-co e tecnológico, até ser plenamente consideradacomo uma técnica de gestão de domínio público.

CONFIGURAÇÃO GERAL DO PROBLEMADA DETECÇÃO REMOTA

Dada a complexidade das componentes que inter-vêm na formação de dados de uma imagem, a detec-ção remota requer para a sua utilização um grandeesforço de:

I) investigação de processos e técnicas de extrac-ção de conhecimento a partir de informaçãocontida em imagens;

II) desenvolvimento de técnicas de utilização in-tegrada da informação recebida por sensores(não-imagem) de vários tipos;

III) integração de técnicas periciais para a constru-ção de classificadores;

IV) difusão de novos conceitos e tecnologias e ain-da o fomento da aplicação das metodologiasem vários domínios.

Enquadra-se, assim, na necessidade de assentar aanálise da metodologia em princípios fundamentais ede contribuir para a produção local de meios de utili-zação extensivos às várias actividades científicas, téc-nicas e económicas que recorrem à detecção remota.Esquematicamente, tem-se:

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Fig. 2 - Cartografia da zona intermarés do estuário do Sado.

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A detecção remota assenta numa experiência rela-tivamente prolongada no estudo das áreas científicasessenciais, designadamente, a física da radiação, a fí-sica da atmosfera, o processamento de imagem, a op-toelectrónica, a informática, o software e arepresentação cartográfica.

No percurso que leva à extracção do conhecimen-to existe uma primeira fase que consiste na obtençãoda informação e da sua identificação a vários níveis apartir do sinal recebido pelo sensor.

Este sinal resulta de vários factores nomeadamen-te a interacção da radiação com a matéria (o que nocaso da detecção remota no sistema climático exige aconvolução com o sinal do subsistema da atmosferae com as características do sensor).

Uma segunda fase requer que, uma vez feita a fil-tragem do sinal, se obtenha a informação utilizável quevai permitir a elaboração do conhecimento.

Estas fases são fundamentais porque não dependemda natureza dos meios, quer de observação quer de me-dição, nem das tecnologias utilizadas em cada momen-to, nem da representação do sinal (imagens ópticas,gráficas ou outras).

Este aspecto é tanto mais importante quanto é cer-to que a forma com que hoje se observa a Terra nãoserá, certamente, a de amanhã.

A pesquisa tem incidido por um lado, na análise eprocessamento do sinal por meio de transformaçõesmatemáticas (convolução, correlação, transformadasintegrais, operadores diferenciais) que permitem esta-belecer indicadores de textura e classificadores locaisou globais. Procura-se, por outro lado, obter a assina-tura dos recursos, através do estabelecimento de fun-ções de distribuição características e dos parâmetrostermodinâmicos e ópticos dela inferidos (temperatu-ra de emissão, reflectância, polarizabilidade).

Recorre-se a métodos de estatística avançada, de-signadamente, ao método da entropia máxima «isoda-ta», funções empíricas ortogonais, etc., para oestabelecimento de técnicas de reconhecimento, iden-tificação e quantificação automática dos recursos.

APLICAÇÕES DA DETECÇÃO REMOTA

A Detecção Remota é uma técnica de recolha deinformação realizada à escala planetária. A informaçãoé captada por sensores aerotransportados ou transpor-tados em satélites.

A possibilidade de obter informação sobre a Terraa partir de informação transportada pela radiação cap-tada por sensores deve-se às propriedades da interac-ção entre a radiação e os diferentes materiais. Aspropriedades dos materiais induzem uma diferencia-ção da radiação luminosa visível ou invisível emitidaou por eles difundida.

O resultado da recolha de dados são «imagens» daTerra. Para reconhecer e identificar as várias estrutu-ras superficiais utilizam-se técnicas de processamentode imagem.

O reconhecimento e a identificação automática ex-ploram três características dos objectos: assinatura es-pectral, textura e forma. É assim possível obter umconhecimento da distribuição espacial de objectos àsuperfície com níveis de resolução distintos, consoanteo sensor utilizado.

As aplicações da Detecção Remota são inúmeras,em domínios tão diversificados como:

1 - Gestão dos recursos naturais;2 - Estudos cartográficos;3 - Estudos geológicos e de pesquisa mineira;4 - Estudos dos oceanos;5 - Planeamento agrícola;6 - Ordenamento e estudos do ambiente;7 - Gestão de recursos hídricos.

Gestão de Recursos Naturais

A gestão de recursos naturais tem por objectivo ma-ximizar o valor económico da utilização dos recursos.

A escolha entre as utilizações possíveis tem que sefundamentar num conjunto de parâmetros que têm porbase a realidade física, as condições económicas e oscritérios sociais.

Para obter estes dados, as administrações recorrema inquéritos, sondagens, medidas, recenseamentos, etc.Para os trabalhar de forma adequada, realizam-se aná-lises de distribuição espacial de repartição dos recur-sos, das infraestruturas e dos meios de produção.

As operações de recenseamento e as campanhas deinventários sistemáticos requerem todavia avultadosmeios e envolvem atrasos significativos entre a deci-são e a obtenção de resultados.

A Detecção Remota permite aceder a informaçãovaliosa para actualizar inventários e seguir a evoluçãodas existências de determinados recursos (Fig. l ,pág. 44).

Desta forma a Detecção Remota é ferramenta pre-ciosa e essencial do planeamento.

Estudos Cartográficos

De maneira geral, uma carta, como peça da imagi-nária que contém informação disponível, é essencialpara qualquer trabalho que pressuponha o conheci-mento de uma região (Fig. 2).

A cartografia por Detecção Remota permite umarápida aquisição de informação, a sua inventariação emmemória e a representação expedita dos dados sob aforma de cartas.

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Estudos Geológicos e de Pesquisa Mineira

Uma parte importante da actividade económicatem por objectivo a valorização dos recursos de sub-solo (Fig. 3).

Identificar e localizá-los, tendo como auxiliar asimagens de Detecção Remota, tem a vantagem de re-duzir os custos, pois permite concentrar os esforçosa realizar no terreno nas zonas mais promissoras. A uti-lização de sistemas de processamento de imagens co-meçou recentemente a produzir resultados muitoimportantes neste domínio. Em áreas geologicamenteactivas estas imagens dão indicação do comportamentotérmico e dos deslocamentos relativos dos diversoscomponentes da crosta terrestre.

Fig. 3 – Imagem de Portugal na zona dos Infravermelhos, mostrandoas diversas formações geológicas.

Fig. 4 – Ocupação de solos obtida por classificação de uma imagem da Lezíria (a ponte é a de Vila Franca de Xira)

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Fig. 5A – Fogos (a vermelho) na região Norte (em torno do rio Douro) e na região Centro (a Este da ria de Aveiro).

Fig. 5B – Lisboa (resolução 10m)

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Fig. 6 – Região intermarés do Estuário do Tejo.

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Estudo dos Oceanos

Residem nos oceanos cerca de 98% dos recursoshídricos do mundo. As imagens de Detecção Remotapermitem caracterizar distribuições de temperatura,posição de frentes térmicas – o que constitui uma in-formação valiosa para apoio às actividades de pesca –localização de manchas de poluição, e identificar ain-da alguns recursos subaquáticos em zonas pouco pro-fundas.

Planeamento Agrícola

A agricultura é uma actividade essencial à huma-nidade.

As populações de espécies agrícolas resultam da ac-tividade humana, da exploração das potencialidadesdos solos, da gestão dos recursos hídricos e dos pro-cessos de fotossíntese.

A Detecção Remota, pelo carácter planetário quepossui, é um instrumento que fornece informação aomesmo tempo exacta e rápida sobre a utilização e aocupação dos solos, permitindo seguir o desenvolvi-mento e o estado fitosanitário das diferentes espéciesagrícolas (Fig. 4).

Esta aplicação das técnicas de Detecção Remota épois fundamental para a gestão das actividades agrí-colas e florestais.

Estudos do Ambiente e Ordenamento

Estes dois domínios da administração são bastanteinterdependentes na medida em que o estado do am-biente de hoje depende do ordenamento de ontem.

Ambos têm como característica fundamental a glo-balidade: a Detecção Remota é capaz de fornecer a in-formação global requerida (Figs. 5A e 5B). Numadeterminada região, consoante o grau de resolução es-

pacial, os solos, a distribuição de efluentes, as tempe-raturas de zonas vulcânicas, a localização de infraes-truturas, as estruturas urbanas, podem ser tratados portécnicas de Detecção Remota.

Detecção de Recursos Hídricos

Elemento essencial à vida, a gestão da água nos seusaspectos quantitativos e qualificativos é fundamental(Fig. 6).

A coerência na gestão dos recursos hídricos requerum conhecimento global e, mais uma vez, a DetecçãoRemota pode dar um contributo precioso para a defi-nição do tipo de ordenamento que permite a melhorrecolha de quantidades de águas em tempo útil (bar-ragens), a medida das temperaturas da água, a gestãoda qualidade da água (estações de depuração), etc.

A Detecção Remota pode ainda contribuir para de-terminar o conteúdo do solo em água.

CONCLUSÕES

Um grande número de factores influencia a medi-da, efectuada quer por avião quer por satélite, da ra-diação emitida pela superfície terrestre.

A sua interpretação para, de uma forma organiza-da, distribuir informação de tal forma que se obtenhauma carta, inicia agora o caminho da teorização.

Processamento de imagem e fotointerpretaçãoconstituem, hoje, os dois caminhos de actuação paraconseguir, a partir de detecção remota, obter conhe-cimento.

Tomar decisões sobre esse conhecimento requer sa-bedoria, o que está manifestamente para além da de-tecção remota.

No entanto os resultados obtidos por detecção re-mota são o pilar onde pode e deve assentar muito doconhecimento estratégico sobre o planeta.