O uso de dados altimétricos para a avaliação e monitoramento da variação dos níveis dos oceanos, teve início com o satélite Seasat e vem desenvolvendo-se com êxito em outros sistemas como o Geosat e o ERS-l. Esta técnica tem se mostrado única em termos de oceanografia e abre caminho para a sua utilização em outros campos como a hidrologia. A possibilidade de avaliar-se os niveis das águas continentais por meio da altimetria, trata-se de uma proposta promissora termos de recursos hidricos em países de dimensões como o Brasil.O desenvolvimento de um algoritmo capaz de. a partir dos dados do satélite altimétrico Geosat processá-los de forma mais rápida e econômica, fornecendo informações prévias com as quais se possa efetivamente obter a variação do nível das águas de rios e Lagoas, constitue-se no desafio desta dissertação.O ajuste matemático proposto, que se utilizaria de um número menor de variáveis, se comparado ao método aplicado pela NASA, não trouxe os resultados esperados , mostrando-se ineficiente. Esta dissertação sugere que, embora este modelo proposto tenha se mostrado inadequado, abre-se um vasto campo de pesquisas para que a altimetria de satélites torne-se uma técnica operacional e viável em termos de recursos hidricos em águas continentais.

Com o advento dos sensores hiperespectrais se tornou possível em sensoriamento remoto, uma serie de diferentes aplicações. Uma delas, é a possibilidade de se discriminar classes com comportamentos espectrais quase idênticas. Porém um dos principais problemas encontrados quando se trabalha com dados de alta dimensionalidade, é a dificuldade em estimar os inúmeros parâmetros que se fazem necessários. Em situações reais é comum não se ter disponibilidade de tamanho de amostra suficiente, por exemplo, para se estimar a matriz de covariâncias de forma confiável. O sensor AVIRIS fornece uma riqueza de informações sobre os alvos, são 224 bandas cobrindo o espectro eletromagnético, o que permite a observação do comportamento espectral dos alvos de forma muito detalhada. No entanto surge a dificuldade de se contar com uma amostra suficiente para se estimar a matriz de covariâncias de uma determinada classe quando trabalhamos com dados do sensor AVIRIS, para se ter uma idéia é preciso estimar 25.200 parâmetros somente na matriz de covariâncias, o que necessitaria de uma amostra praticamente impraticável na realidade. Surge então a necessidade de se buscar formas de redução da dimensionalidade, sem que haja perda significativa de informação. Esse tipo de problema vem sendo alvo de inúmeros estudos na comunidade acadêmica internacional. Em nosso trabalho pretendemos sugerir a redução da dimensionalidade através do uso de uma ferramenta da geoestatística denominada semivariograma. Investigaremos se os parâmetros calculados para determinadas partições do transecto de bandas do sensor AVIRIS são capazes de gerar valores médios distintos para classes com comportamentos espectrais muito semelhantes, o que por sua vez, facilitaria a classificação/discriminação destas classes.

Este trabalho propõe avaliar os riscos potenciais à qualidade das águas superficiais da bacia hidrográfica do arroio Sapucaia, considerando os aspectos físicos, o uso do solo, o desenvolvimento humano e os problemas sanitários. A bacia possui uma área de 131 km2, suas nascentes localizam-se na zona rural dos municípios de Gravataí e Novo Hamburgo e sua foz junto rio dos Sinos. O arroio Sapucaia percorre, em seu baixo curso, uma área densamente urbanizada junto aos municípios de Canoas, Esteio e Sapucaia do Sul onde encontra-se a maior parte da população da bacia. Os materiais utilizados foram as cartas 1:50.000 da Cartografia Sistemática Brasileira, folhas de São Leopoldo e Gravataí, uma imagem do sensor ASTER (plataforma EOS/TERRA) 14 bandas, utilizadas 1, 2 e 3N e os dados do censo demográfico 2000 (IBGE). Os aspectos físicos e o uso do solo foram avaliados em toda a área da bacia tomando por base os índices físicos, especialmente o Ir (Índice de Rugosidade), e a classificação da imagem. As condições de desenvolvimento humano e os problemas sanitários foram avaliados nos municípios de Canoas, Esteio e Sapucaia do Sul, através dos índices IDH (Índice de Desenvolvimento Humano) e ISA (Índice de Saneamento Ambiental), respectivamente. A aplicação do índice IDH apresentou resultados coerentes com o IDH-M para os três municípios. O índice ISA apresentou resultados relativamente homogêneos nas áreas centrais dos municípios com valores mais elevados, enquanto tornou evidentes os problemas sanitários em áreas periféricas como na região marginal ao arroio Sapucaia, na fronteira entre os municípios de Esteio e Canoas, onde foram obtidos os valores mais baixos. O índice Ir apresentou os valores mais elevados nas sub-bacias Itacolomi, Santa Tecla e Sapucaia Norte-2 junto às nascentes. Constatou-se também a predominância das áreas de ocupação irregular na região urbanizada da bacia e a influência dos fatores sócio-econômicos na ocupação destas áreas através dos índices IDH e ISA. Esse método mostrou-se adequado para aplicação em bacias hidrográficas situadas em áreas urbanas, sem monitoramento contínuo e com carência de dados, demostrando o potencial do uso integrado dos sistemas de informações geográficas e do sensoriamento remoto em avaliações de resposta rápida e baixo custo. / This study aims to evaluate the potential risks to the quality of superficial waters of hidrographic basin of Sapucaia river, considering the physical aspects, the use of soil, the human development and the sanitary problems. Its basin is 131Km2 and its head is located in the rural districts of the cities of Gravataí and Novo Hamburgo, and its mouth is placed at Sinos river. Sapucaia river runs, in its low course, along a densely urbanized area through the cities of Canoas, Esteio and Sapucaia do Sul, where most of the population of the basin is located. The materials employed were the 1:50.000 charts, from Braziliam Systematic Cartography, São Leopoldo and Gravataí´s pages, an ASTER image (EOS/TERRA platform) 14 bands, used 1, 2 and 3N and the 2000 demographic census (IBGE). The physical aspects and the use of soil were evaluated along the whole area of the basin taking the physical index as reference, especially RI (Rugosity Index) and image classification. The conditions of human development and the sanitary problems were evaluated in the cities of Canoas, Esteio and Sapucaia do sul, through HDI (Human Development Index) and ESI (Environmental Sanitation Index) respectively. The application of HDI presented coherent results with IDH-M for the three cities. The ESI presented relatively homogeneous results in the central areas of the cities with higher values, while it made the sanitary problems evident in peripheral areas like in the marginal area to Sapucaia river, at the boundary of the cities of Esteio and Canoas, where the lowest results were obtained. The RI index presented the higher values at Itacolomi, Santa Tecla and Sapucaia Norte-2 sub-basins at the river-heads. It was also observed the predominance of irregular settling zones at the urbanized region of the basin and the influence of socio-economical factors in this region’s settlings through the HDI and ESI indexes. This method proved adequate for the aplication to the hidrographic basins situated in urban areas, lacking continuous monitoring and data, showing the potential of integrated use of geographic information systems and remote sensing for fastresponse, low-cost evaluations.

A ocorrência de tornados sobre o Rio Grande do Sul é mais frequente do que imagina a maioria de seus habitantes. Em 08 de julho de 2003 em São Francisco de Paula, 11 de dezembro de 2003 em Antônio Prado e 11 de janeiro de 2004 em Palmares do Sul, houve a formação de um tornado que causou destruição e até mortes nestas cidades. Neste trabalho foram estudados tais eventos através da análise de imagens dos satélites GOES-12 e METEOSAT-7 nos canais do visível, do vapor d'água e do infravermelho termal, e também através de simulações obtidas com o modelo de mesoescala RAMS. Com esta finalidade efetuou-se um profundo estudo sobre o ambiente convectivo gerador de tornados. Os resultados da análise das imagens de satélite mostraram que todos os casos foram gerados em complexos convectivos associados com áreas de instabilidade. Nos casos São Francisco de Paula e Antônio Prado havia a presença de um jato de baixos níveis que transportava umidade da Bacia Amazônica alimentando os complexos convectivos. No caso Palmares do Sul a umidade foi fornecida pelo Oceano Atlântico devido ao intenso escoamento de leste do vento horizontal e ficou caracterizada a formação de nuvem do tipo vírgula invertida. A interpretação das simulações com o RAMS mostram a eficiência deste modelo em identificar áreas de convergência , divergência e vorticidade horizontal, capazes de gerar tornados. No entanto o modelo subestimou em até quatro vezes os dados de velocidade do vento horizontal e concluiu-se que o mesmo aconteceu para a velocidade vertical. Dos casos estudados, o de São Francisco de Paula foi o que apresentou o comportamento atmosférico mais compatível com o comportamento de ambiente tornádico descrito por outros autores. / The occurrence of twisters in Rio Grande do Sul is more frequent than most of its citzens can imagine. In July 08, 2003 in São Francisco de Paula, December 11, 2003 in Antônio Prado and January 11, 2004 in Palmares do Sul, was registered the formation of twisters that cause destruction and even deaths in these cities. This work analises such events through the images of satellites GOES-12 and METEOSAT-7 in the visible channel, in the water vapour and in the infra-red ray, and also through simulations with the RAMS mesoscale model. With this purpose a deep study was made on the convective environment wich produces the twister. The results of the satellite images analisis shown that all the cases had been generated in convective complexes associates with instability areas. In the São Francisco de Paula and Antônio Prado cases it had the presence of a jet of low levels that carried humidity from the Amazonian Basin feeding the convective complexes. In the Palmares do Sul case the humidity was supplied by the Atlantic Ocean due to the intense draining from east of the horizontal wind and ocurrs the formation of cloud system inverted comma. The interpretation of the RAMS simulations shows the efficiency of this model in identifying horizontal convergence, divergence and vorticity areas, able to generate twisters. However, the model under estimate in up to four times the data of the wind' s horizontal speed and we concluded that the same happenes with the vertical one. From the studied cases, the São Francisco de Paula presentes the more compatible atmospheric behavior with the one wich describes the twister like environment behavior for other authors.

As imagens de sensores termais (8 – 12 μm) apresentam uma grande importância para os estudos ambientais. O produto de emissividade (produto AST05) do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) vem sendo usado em vários destes estudos. Entretanto, em regiões de atmosfera úmida este produto tem apresentado problemas, como erros na estimativa da emissividade e grande quantidade de ruído periódico. Estudos concluíram que estes problemas estão associados principalmente ao processo de correção atmosférica, o qual tem se mostrado inadequado nestas regiões. Este trabalho apresenta um estudo a respeito da qualidade do produto AST05 e uma alternativa ao atual processo de correção atmosférica destes dados, através da utilização de perfis atmosféricos (radiossondagem) coletados próximos ao local e momento do imageamento para reduzir erros gerados pela interferência atmosférica. Apresenta também um estudo referente ao ruído periódico e como ele pode ser minimizado no domínio da frequência, através dos filtros notch. Os resultados demostraram que a utilização de perfis atmosféricos de radiossondas pode melhorar a qualidade das imagens de emissividade, em comparação ao produto AST05 e que o ruído periódico remanescente pode ser minimizado no processo de filtragem, produzindo imagens mais nítidas e com dados de emissividade de maior acurácia. / Thermal images (8-12 μm) held great importance for environmental studies. The emissivity product AST05 from sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) has been used in several studies. However, in humid atmosphere areas this product has presented problems, such as errors in emissivity data and periodic noise. Studies have found that these problems are mainly associated to atmospheric correction process, which has proved inadequate in these regions. This work presents a study about the quality of AST05 product and also an alternative to the data correction process, using atmospheric profiles (radiosonde) near the place and time of imaging to perform the reduction of atmospheric interference. It also presents a study regarding the periodic noise and how it can be reduced in frequency domain, using notch filters. Results showed that the atmospheric correction process can be improved and the quality of the restored imagens compared to AST05 product is better. Remaining periodic noise can be minimized in the filtering process, producing sharper images and accurate data emissivity.

A travessia antártica chileno-brasileira entre Patriot Hills (80º18’S, 81º21’W) e o Polo Sul geográfico, ocorrida no verão de 2004–2005 coletou cinco testemunhos de gelo que tiveram suas camadas mais superficiais analisadas por cromatografia iônica e por espectrometria de massa. Cada uma dessas técnicas determinou os íons Na+, K+, Mg2+, Ca2+, MS-, Cl-, NO3- e SO42- e a razão isotópica δD, respectivamente. Visando interpretar a variabilidade desses parâmetros ao longo do transecto e, também, durante o período abrangido por cada amostra, os testemunhos de gelo foram datados (utilizando a contagem anual de camadas de neve e firn dos parâmetros Na+, nssSO42- e δD) e, na sequência, a taxa média de acumulação anual de neve foi determinada para cada sítio onde os testemunhos de gelo foram coletados. Os aerossóis do sal marinho foram identificados a partir dos registros de Na+ e, nos três sítios mais próximos à costa foram, ainda, registradas deposições de aerossóis provenientes da formação de gelo marinho. Já as espécies ácidas produzidas na troposfera a partir de reações com spray marinho foram as espécies predominantes nos sítios mais continentais. A contribuição biogênica (expressa pelo registro de MS-), assim como, os registros de NO3- responderam a processos pós-deposicionais, de natureza tanto física como química. / Five ice cores collected during the 2004–2005 Chilean-Brazilian Antarctic traverse, from Patriot Hills (80º18’S, 81º21’W) to the South Pole, had their uppermost layers chemically analyzed. The ion chromatography technique measured Na+, K+, Mg2+, Ca2+, MS-, Cl-, NO3- and SO42- concentrations. The mass spectrometry measured δD ratios. In order to interpret the spatial and the temporal variability of these parameters, this work dated the ice cores by counting the annual layers, using Na+, nssSO42- and δD profiles. Then it determined the net mean accumulation rates for each sampling site. The Na+ registers identified sea salt aerosols and sea ice aerosols only for the three sites located closer to the cost. The acid species produced on troposphere by reactions with sea spray predominated at the most inland sites. The biogenic contributions (expressed by MS- registers) as the NO3- concentrations responded to both physical and chemical post depositional processes.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a cultura do arroz irrigado no Rio Grande do Sul e testar uma metodologia para definir a área cultivada e para estimar o rendimento de grãos de arroz irrigado através do ajuste de modelos agrometeorológicos-espectrais. O estudo foi realizado para as seis regiões orizícolas do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado para as seis regiões orizícolas do Estado. Foram utilizados dados de rendimento de grãos de arroz irrigado, área cultivada, dados meteorológicos e imagens de NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) do sensor MODIS (Moderate resolution Imaging Spectroradiometer), de agosto a abril, das safras de 2000/01 até 2009/10. Os resultados mostraram que existem diferenças acentuadas entre as regiões orizícolas do Estado, relacionadas às estatísticas agrícolas da cultura do arroz irrigado. Existe tendência tecnológica de incremento no rendimento de grãos, tanto no Estado como um todo, quanto nas seis regiões orizícolas. A metodologia proposta para determinar a distribuição espacial e quantificar as áreas cultivadas com arroz irrigado é eficiente, e pode ser usada para fornecer dados de entrada em modelos agrometeorológicos-espectrais de estimativa de rendimento de grãos. Os perfis temporais de NDVI/MODIS obtidos são típicos de áreas agrícolas e indicam associação com as principais etapas de desenvolvimento da cultura. Os valores de NDVI são baixos no período de implantação, crescentes durante o desenvolvimento vegetativo, atingindo os valores máximos na floração e início de enchimento de grão, voltando a decrescer durante a maturação fisiológica dos grãos. A radiação solar, temperatura mínima do ar e NDVI estão associadas ao rendimento de grãos de arroz irrigado, em diversos períodos do desenvolvimento da cultura. Os modelos agrometeorológicos-espectrais para estimativa de rendimento de grãos, ajustados através da abordagem orientada pelas relações clima-planta, são adequados às estimativas em nível regional e podem introduzir objetividade ao sistema atual de previsão de safras. No entanto, o modelo elaborado para o Estado como um todo ainda necessita de melhorias. / The objective of this study was to characterize the irrigated rice crop at Rio Grande do Sul State and to test a methodology to define the cultivated area and to estimate the grain yield through the adjustment of the agrometeorological-spectral models. The study was developed for the six rice-growing regions of Rio Grande do Sul. Data of the irrigated rice grain yield, crop area, meteorological data and NDVI (Normalized Difference of Vegetation Index) images of MODIS (Moderate resolution Imaging Spectroradiometer) sensor, were used from August to April, from 2000/01 to 2009/10 crop season. The results showed that there are accentuated differences between the rice-growing regions of the State related to the agricultural statistics of irrigated rice crop. There are technological increasing tendency of grain yield, at the average State level as well as for the six ricegrowing regions. The proposed methodology to determine the spacial distribution and to quantify the irrigated rice crop areas is efficient, and can be used to provide input data on agrometeorological-spectral models to estimate grain yield. The obtained temporal profiles of NDVI/MODIS are typical of crop areas and are associated to the principal stages of culture development. The NDVI values are low in the implantation period, increasing during the vegetative development, reaching the maximum values at the flowering and at the beginning of the grain filling and decreasing during the grain physiological maturation. The solar radiation, minimum air temperature and NDVI are associated to the irrigated rice grain yield, in several crop development periods. The agrometeorological-spectral models to estimate irrigated rice grain yield, adjusted through at the orientated approach by the climate-plant relationships, are adequate to the estimates in regional levels and can introduce objectivity to the current harvests forecasts. However, the elaborated model for the Rio Grande do Sul as a whole still needs improvements.

Informações sobre a umidade do solo são fundamentais para monitorar as condições hídricas da superfície e prever secas e estiagens. Para efetuar este monitoramento com métodos de detecção direta em grandes áreas, o custo é alto e demorado. As possibilidades que se abrem com o uso dos sensores a bordo de satélites que são sensíveis à energia de microondas são grandes, pois a técnica permite detecção de umidade do solo, de temperatura do solo e de quantidade de cobertura de vegetação para grandes áreas da superfície terrestre. O presente trabalho pretendeu colaborar para avaliação do potencial do sensor de microondas AMSR-E na detecção da umidade do solo. Para isso, foram utilizados dados de umidade do solo coletados pelo sensor AMSR-E, a bordo do satélite AQUA do programa NOAA, em 2009 para uma área do sul do Brasil, no Estado do Rio Grande do Sul, e feita a comparação com dados de precipitação pluvial medida em estações pluviométricas de superfície. Os resultados mostraram que existe relação entre umidade do solo detectada pelo sensor e a precipitação pluvial ocorrida. Nos meses avaliados verificou-se que os padrões de resposta do sensor à umidade do solo corresponderam em grande medida aos padrões de precipitação pluvial, o que na prática nos possibilita relacionar um evento a outro. Houve semelhança de padrões espaciais de umidade do solo com os padrões de molhamento do solo por parte da precipitação pluvial. As comparações realizadas entre os padrões permitem afirmar que o sensor AMSR-E pode servir ao monitoramento de secas e estiagens de maneira geral para um território, uma vez que consegue perceber a evolução da umidade do solo espacialmente e temporalmente para grandes áreas. / Information on soil moisture is critical to monitor the surface water conditions and predict droughts and dry spells. To perform this monitoring with traditional methods the cost is high and time consuming. The possibilities opened by the use of sensors aboard satellites that are sensitive to microwave energy are high, because the technique allows detection of soil moisture, soil temperature and amount of vegetation cover for large surface areas land. This study sought to contribute to assessing the potential of microwave sensor AMSR-E soil in detection. For this we used data collected by the soil moisture sensor AMSR-E aboard the AQUA satellite NOAA program in 2009 to an area of southern Brazil, in Rio Grande do Sul, and made a comparison with data rainfall measured in surface rainfall stations. The results showed that there is a relation between the sensors detects soil moisture and the phenomenon of rainfall occurred over the same territory. In the availed months it was found that the response patterns of soil moisture sensor to correspond largely to rainfall patterns, which in practice allows us to relate one event to another. There was similarity of spatial patterns of soil moisture with the patterns of soil wetting by rainfall. The comparisons between the patterns to indicate that the AMSR-E sensor can be used to monitor droughts and dry spells in general to a territory once can detect the evolution of soil moisture and period for large areas.

A alta resolução espacial, incorporada aos novos sensores remotos imageadores, apresenta um cenário que promove uma captura excessiva das variações espectrais das classes, funcionando mais como ruído e aumentando desnecessariamente a variância interna das classes. Estas características geram prejuízos no processo de classificação, pois aumentam o erro de Bayes e conseqüentemente pioram a acurácia da classificação. Por isso, a necessidade de abandonar o pixel como unidade de classificação e passar adotar regiões obtidas por segmentação prévia da imagem. Buscando introduzir no processo de classificação variáveis que pudessem se adequar a essas novas características, o presente estudo propõe-se investigar a utilização de atributos de forma e textura em adição aos atributos espectrais. Para poder avaliar a eficácia de cada atributo no processo de classificação, será utilizado um algoritmo de classificação em múltiplos estágios e entre os possíveis critérios de separabilidade será utilizada a distância de Bhattacharrya. A aplicação do algoritmo proposto foi testado sobre os dados imagem do sistema Quickbird e a implementação em ambiente Matlab. / High spatial resolution image data are becoming increasingly available to the users community. The obvious advantages introduced by high resolution data also pose some new challenges. Chief among them is the problem of digital image classification. The traditional pixel based classification procedures frequently yield poor results when applied to high spatial resolution image data. The small ground pixel size frequently captures an unnecessary high level of detail resulting in large class-variances which increase the confusion among classes. In this context, it is normally more convenient to replace individual pixels by image segments, also known as objects, as individuals to be labeled according with the existing classes. One of the main advantages of employing smaller pixels is the ability of capturing spatial information such as shape and texture which may be conveniently added to the spectral data to increase the accuracy in the resulting thematic map. In this study, it is investigated the combined use of spectral and spatial attributes in a classifier. As the data dimensionality may increase substantially due to the larger amount of data used, a feature extraction process are used in the classification procedure, rather than the original spectral and spatial data themselves. A binary decision tree classifier is used in this study to label every image segment. In a binary tree, only two classes are considered at a time on every node. The feature extraction procedure has to optimize the distance between a pair of classes. In this study, the criterion used to define the linear transformation for feature extraction is the Bhattacharyya distance. The proposed methodology is tested using high spatial resolution image data acquired by the sensor system Quickbird. Results are presented and commented.

Com o cômputo dos componentes do balanço de radiação, obtém-se o saldo de radiação (Rn), ou seja, a energia restante na superfície que é utilizada principalmente nos processos de evapotranspiração, aquecimento do ar e do solo. Dada a importância deste tópico de pesquisa, o objetivo geral deste estudo foi calcular o saldo de radiação à superfície usando imagens do sensor ASTER, a bordo do satélite TERRA. A região de estudo abrangeu duas áreas teste no Rio Grande do Sul, representadas pela área de abrangência de duas imagens do sensor ASTER, complementados com dados de estações meteorológicas automáticas (Eldorado do Sul e Bento Gonçalves). Os resultados mostram que os valores de saldo de radiação, assim como seus componentes, obtidos através das imagens ASTER, apresentam magnitude compatível com os valores esperados para as condições das regiões analisadas. Sobre a superfície d’água é observada o maior saldo de radiação e o menor valor observado foi sobre solo exposto. A área coberta com vegetação apresenta valores intermediários de saldo de radiação. A informação gerada mostra a distribuição espacial do saldo de radiação, o que é um avanço em relação à obtenção deste elemento em condições experimentais. / With the computation of the components of the balance of radiation, is obtained the net radiation, in other words, the remaining energy in the surface that is used principally in the processes of evapotranspiration, heating of the air and of the soil. When the importance of this topic of inquiry was attached, the general objective of this study calculated the net radiation to the surface using images of the sensor ASTER, on board of satellite TERRA. The region of study included two areas test in Rio Grande do Sul, represented by the area of range of two images of the sensor ASTER, complemented with data of meteorological automatic stations (Eldorado do Sul and Bento Gonçalves). The results show that the values of net radiation, as well as his components obtained through the ASTER images, present compatible magnitude with the values waited for the conditions of the analysed regions. On the water surface is observed the biggest net radiation and the least observed value is on soil bare. The area covered with vegetation presents intermediary values of net radiation. The produced information shows the space distribution of the net of radiation, which is an advancement regarding getting this element in experimental conditions.