Novas aplicações para imagens de satélite

08 de julho de 2016
 |  Coordenação Sustentação DEIOP

          Imagens de satélite costumavam ser de acesso limitado,
custosas, de baixa resolução e de atualização infrequente.
Tudo isso está mudando rapidamente com a proliferação
de satélites comerciais de observação da Terra, melhora da
infraestrutura de informática para armazenar, processar e
prover acesso às imagens pela internet e a crescente automação da interpretação dessas imagens por sistemas de inteligência
artificial.

          Assim, o que até 20 anos atrás era uma tecnologia
reservada às forças armadas nacionais, passa a ser aproveitável
por organizações que oferecem diversos serviços
derivados da análise de imagens de satélite.
Entre essas tecnologias, está o sensoriamento remoto,
que é o conjunto de técnicas que possibilita a obtenção de
informações sobre alvos na superfície terrestre (objetos,
áreas, fenômenos), por meio do registro da interação da
radiação eletromagnética com a superfície, realizado por
sensores distantes, ou remotos.

          O sensoriamento remoto pode basear-se em informações
obtidas por satélites. Por esse motivo, oferece funcionalidades
dificilmente replicáveis por outros meios, por
exemplo, escalabilidade, imagens do passado e capacidade
de mensurar as observações.

          Quanto à escalabilidade, praticamente toda a superfície terrestre está permanentemente sendo fotografada por
diversos satélites. Objetos de maior interesse, como centros
urbanos, são alvos preferenciais para imagens de alta resolução,
em que um pixel na imagem corresponde a um quadrado
de 30 centímetros na superfície da Terra. É possível
obter imagens gratuitas de baixa resolução (pixel de 30 metros)
de quaisquer pontos do planeta, por simples conexão à
internet, por exemplo usando os satélites LandSat. Assim, é
possível acessar informações originais, atuais, de qualidade
e com confiabilidade, sobre qualquer local do planeta a um
custo que, historicamente, se encontra em rápido declínio.
Torna-se assim viável monitorar em quase tempo real uma
imensa diversidade de objetos em larga extensão territorial
ou pulverizados em locais de difícil acesso.

          Imagens de satélite possibilitam ver o passado. Apoiando-se
em amplas bases de imagens de satélite, algumas das
quais remontam aos anos 70, é possível montar um “filme” da
evolução no tempo de qualquer objeto na superfície da Terra
com uma montagem de fotos tiradas em diversos períodos.

          Satélites possuem visão em vários espectros de luz.
Diversos satélites possuem sensores capazes de medir a
intensidade de luz refletida por objetos em diversos cumprimentos
de onda além da luz visível a olho nu. O gráfico
de intensidade de luz em cada frequência constitui uma assinatura
espectral específica de cada material e traz informações
sobre seu estado físico, como temperatura, assim
como pode revelar sua composição química. Assim, é possível,
por exemplo, estimar a intensidade de fotossíntese de
um campo cultivado ou a presença de poluentes na água de
uma represa em função da luz que refletem para o espaço.

          Imagens de satélite permitem estimar com precisão a
posição geográfica dos objetos. Dessa forma, pode-se medir
suas dimensões e distâncias relativas. É possível, por
exemplo, obter a curva altimétrica do relevo de uma região
ou construir modelos tridimensionais de objetos observados
por satélite.

          Várias dessas funcionalidades só estão acessíveis após
extenso processamento das imagens brutas, o que costuma
ser o gargalo da cadeia de extração de valor dessas
informações. No entanto, novas aplicações de inteligência artificial no campo da visão computacional estão automatizando
parte do processo de transformação e análise das
imagens, como por exemplo:

  • remoção de nuvens: mesclando informações de diversas
    imagens reais, com nuvens, em uma única imagem “mosaico”
    sintética, é possível revelar toda a superfície que estava
    parcialmente oculta por nuvens nas imagens originais;
  • detecção automática de alterações em imagens de um
    mesmo objeto fotografadas em momentos diferentes: permite
    delimitar as regiões das fotos que foram transformadas
    e medir o grau e a velocidade dessas transformações; e
  • reconhecer automaticamente objetos que aparecem nas
    imagens: permite classificar objetos que apareçam nas imagens
    (como pontes, estradas ou piscinas), distinguir objetos
    que seriam semelhantes ao olho nu ou, inversamente, procurar novos objetos similares a um objeto de interesse.

          As aplicações dessa tecnologia para o controle externo
são inúmeras e várias já vêm em mente pela simples
leitura de suas características ou com o crescente fluxo de
notícias de seu uso em novas áreas.

          O TCU já desenvolve projetos piloto que se apoiam
em imagens de satélite para verificação de:

  • posição e medidas de obras de infraestrutura, assim
    como tentativa de identificação dos materiais de construção que foram empregados; e
  • áreas protegidas, diferenciando áreas de vegetação nativa
    de áreas desflorestadas ou com cultura de subsistência.

Texto produzido por  Erick Muzart Fonseca dos Santos
Centro de Pesquisa e Inovação, Tribunal de Contas da União

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