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:: Terça-feira, 27 de Setembro de 2016
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Câmeras Imageadoras CBERS-3 e 4

As cargas úteis do CBERS-3/4 compõem-se de todos os instrumentos diretamente relacionados com a aquisição dos dados científicos ou relacionados à missão do satélite (CBERS 3&4, 2005; 2010). São:

a) Câmera Pancromática e Multiespectral (PAN),
b) Câmera Multiespectral Regular (MUX),
c) Imageador Multiespectral e Termal (IRS),
d) Câmera de Campo Largo (WFI),
e) Dois Transmissores de Dados de Imagem (MWT para a MUX e a WFI, e PIT para a
PAN e o IRS),
f) Gravador de Dados Digital (DDR),
g) Sistema de Coleta de Dados (DCS)
h) Monitor do Ambiente Espacial (SEM)

No que tange aos sistemas imageadores, o Brasil é responsável pelas câmeras MUX e WFI, enquanto a China é responsável pelos IRS e PAN. Essa divisão de responsabilidade estende-se aos demais sistemas e também aos custos de toda a missão, que é de 50% para cada país. Os quatro imageadores conferem aos CBERS-3/4 uma complexidade em termos de imageamento. Ao mesmo tempo, esses imageadores complementam-se e fornecem aos usuários uma gama de atributos muito interessante.


Câmera Pancromática e Multiespectral (PAN)

A câmera PAN apresenta as características abaixo:

Câmera Pancromática e Multiespectral (PAN)
Bandas Espectrais B01: 0,51 - 0,85 µm
B02: 0,52 - 0,59 µm
B03: 0,63 - 0,69 µm
B04: 0,77 - 0,89 µm
Largura da Faixa Imageada 60 km
Resolução Espacial 5 m (B01)/10 m (B02,B03,B04)
Visada Lateral de Espelho ± 32º
Taxa Bruta de Dados(Mbit/s) 140 Mbit/s (B01)
100 Mbit/s (B02,B03,B04)

Características complementares da Câmera Pancromática e Multiespectral (PAN):
    • Distância focal efetiva: 1.010 mm
    • Abertura relativa: 3,5
    • Campo de visada: ±4,4º
    • Tempo de amostragem da linha:
      º Banda pancromática (B1): 0,748 ms
      º Bandas multiespectrais (B2-B4): 1,496 ms
    • Peso: <264,5 kg
    • MTF (frequência de Nyquist):
      º >0,18 para as bandas 1 e 4
      º >0,22 para as bandas 2 e 3
    • Controle de ganho separado por banda
      º Ajustes em 1,25n (n=0, 1, 2, 3 e 4)
    • Erro de registro entre bandas: <0,3 pixels (ou 4 ?m)
    • S/N (relação sinal/ruído):
      º B1: 48-max; 25 min
      º B2: 47 max; 26 min
      º B3: 45 max; 21 min
      º B4: 46 max; 20 min
    • Confiabilidade: 0,945
    • Vida útil de 3 anos em órbita
A câmera PAN tem uma faixa de imageamento de 60 km. Essa faixa estreita faz com que a PAN tenha um tempo de revisita no equador prejudicado em relação aos outros imageadores. Como importante consequência está o fato de que o padrão orbital com ciclo de 26 dias não lhe permite cobrir totalmente o equador. Para sanar esse inconveniente, esse imageador é dotado de um espelho de visada lateral, desenvolvido para cobrir faixas adjacentes ao percurso sub-satélite. Para que se cubra totalmente o equador serão necessários dois ciclos de 26 dias, levando a resolução temporal regular do PAN para 52 dias.A adoção de um sistema de operação à semelhança daquele adotado para a câmera HRC do satélite CBERS-2B pode vir a assegurar recobrimentos territoriais globais regulares a cada 52 dias.

Como mostram as informações anteriores, esta câmera é a de melhor resolução espacial a bordo dos CBERS-3/4, com 5 metros na banda pancromática e 10 metros nas multiespectrais. A PAN trará dois importantes aportes aos CBERS-3/4. Primeiro, uma resolução pancromática de 5m, dando continuidade aos imageamentos de alta resolução iniciados com a câmera HRC/CBERS-2B. Assim, poderá haver uma ampliação dos estudos que necessitem de imageamentos de detalhes. Em segundo lugar, a possibilidade de ter imageamento multiespectral com resolução de 10 metros abre nova perspectiva para as aplicações no país. Se somarmos a isso os processamentos digitais de imagens que promovem a fusão dessas imagens, haverá certamente um ganho significativo ao se juntar a alta resolução da banda pancromática à multiespectralidade em 10 metros das outras bandas. A expectativa é de que o ganho com esses procedimentos mais do que compensarão a baixa resolução temporal desta câmera.


Câmera Multiespectral Regular (MUX)

Esta câmera é uma nova versão da Câmera de Alta Resolução CCD de 20m do CBERS-1, CBERS-2 e CBERS-2B e tem as seguintes características:

Câmera Multiespectral Regular (MUX)

Bandas Espectrais B05: 0,45 - 0,52 µm
B06: 0,52 - 0,59 µm
B07: 0,63 - 0,69 µm
B08: 0,77 - 0,89 µm
Largura da Faixa Imageada 120 km
Resolução Espacial 20 m
Visada Lateral de Espelho não
Taxa Bruta de Dados 68 Mbit/s

Características complementares da Câmera Multiespectral Regular (MUX):
  • Distância focal efetiva: 505,8 mm
  • Abertura relativa: 4,5
  • Campo de visada: ±4º
  • Período de amostragem da linha: 2,972 ms
  • Distorção global da imagem: <0,1%
  • MTF (frequência de Nyquist)
    • º 0,23 para as bandas 1, 2 e 3
      º 0,18 para a banda 4
  • Fatores de ganho: 1; 1,59; 2,53 e 4
  • Sensibilidade à polarização: <7%
  • Confiabilidade: 0,955
A câmera MUX é feita no Brasil e sua principal função é manter a continuidade dos imageamentos feitos pelos três CBERS anteriores. É o sensor que assegura o recobrimento global pelo CBERS numa resolução espacial padrão a cada 26 dias. Com um campo de visada estreito, há pouca alteração no tamanho do pixel nas bordas da imagem. As aplicações dessa câmera são as já desenvolvidas para os satélites que possuem câmeras nessa classe de resolução (20 metros). Ao contrário da sua congênere a bordo dos CBERS anteriores, a MUX não possui capacidade de visada lateral. Essa capacidade foi transferida para a câmera PAN.


Imageador Multiespectral e Termal (IRS)
Este imageador por varredura mecânica é uma atualização do Imageador por Varredura de Média Resolução do CBERS-1 e 2. Esta câmera apresenta as seguintes características:

Imageador Multiespectral e Termal (IRS)
Bandas Espectrais B09: 0,50 - 0,90 µm
B10: 1,55 - 1,75 µm
B11: 2,08 - 2,35 µm
B12: 10,4 - 12,5 µm
Largura da Faixa Imageada 120 km
Resolução Espacial 40 m; 80 m (Banda termal)
Taxa Bruta de Dados 16 Mbit/s

Características complementares do Imageador Multiespectral e Termal (IRS):
  • Distância focal efetiva:
    • º 1.400 mm (B1, B2 e B3)
      º700 mm (B4)
  • Ângulo de varredura: 2,204º
  • Ângulo de varredura: 2,204º
  • Ângulo de varredura: 2,204º
    • º B1, B2, B3: 0,05 mrad
      º B4: 0,1 mrad
  • Eficiência óptica total: 30%
  • Tamanho do plano focal primário: 8 mm
  • MTF do sistema: >0,3
  • Taxa de varredura ou Frequência de varredura: 5,2510 Hz ±0,03%
  • Linearidade da varredura: <0,5%
  • Comprimento da linha de varredura: 76176
  • Erro: <5 µm (rms) (sobre 100 varreduras)
  • Número de pixels/varredura:
    • º 3.000 (B1, B2, B3) º 1.500 (B4)
      º 1.500 (B4)
O IRS (Imageador Multiespectral e Termal) é um sensor é de varredura mecânica e teve uma significativa melhoria em relação ao seu predecessor presente nos CBERS-1/2. Sua resolução espacial passa para 40 metros nas bandas pancromática e do SWIR (infravermelho de ondas curtas) e para 80 metros na banda termal. Há uma expectativa de que a disponibilidade de bandas na região do SWIR venha trazer um grande interesse para uso deste sensor. Agora, que está com uma resolução espacial muito melhorada e próxima daquela do TM/Landsat, é esperado que as aplicações típicas do Landsat passem a utilizar também imagens do IRS. Apesar de estarem em sensores diferentes, é plausível que se busquem soluções para a fusão de imagens do IRS com as da MUX ou mesmo da PAN, com a intenção de aproveitar a alta capacidade discriminativa das bandas do SWIR presentes no IRS. Com seu campo de visada de 120 km, acompanha o ciclo de 26 dias para fazer o recobrimento global.


Câmera de Campo Largo (WFI)

Esta câmera também é brasileira e é uma atualização da Câmera Imageadora de Amplo Campo de Visada (WFI) dos satélites CBERS-1, 2 e 2B. As suas características são apresentadas abaixo:

Câmera de Campo Largo (WFI)
Bandas Espectrais B13: 0,45 - 0,52 µm
B14: 0,52 - 0,59 µm
B15: 0,63 - 0,69 µm
B16: 0,77 - 0,89 µm
Largura da Faixa Imageada 866 km
Resolução Espacial 64 m
Taxa Bruta de Dados 50 Mbit/s

Características complementares da Câmera de Campo Largo (WFI):
  • Distância focal efetiva: 149,85 mm
  • Abertura relativa: 5,9
  • Campo de visada: ±28,63º
  • Período de amostragem da linha: 9,51 ms
  • Distorção global da imagem: <3%
  • MTF (frequência de Nyquist):
    • º 0,23 para as bandas 1, 2 e 3
      º 0,18 para a banda 4
  • Fatores de ganho: 1; 1,59; 2,53 e 4
  • Sensibilidade à polarização: <7%
  • Confiabilidade: 0,943
A WFI (Câmera de Campo Largo) tem a propriedade de fazer rápidas revisitas a certa área – em geral em menos de cinco dias. Com isso, atividades de monitoramento e vigilância podem ser mais apropriadamente executadas. Tem a característica de funcionar como complemento tanto a outros sensores de mais capacidade de revisita (p.ex. AVHRR/NOAA ou MODIS/Terra e Aqua) como a sensores com menor capacidade de revista, como o TM/Landsat ou as próprias câmeras dos CBERS-3/4. Além disso, a WFI/CBERS-3/4 teve uma sensível melhoria em suas características em relação às WFI a bordo dos CBERS anteriores. Passou a ter um verdadeiro caráter multiespectral e sua resolução passou para 64 metros no nadir, sem perder a capacidade de rápida revisita, pois manteve um grande campo de visada. Com isso, a WFI/CBERS-3/4 passa ter um grande potencial de uso e inclusão de novos usuários e aplicações.


Sumário das características das Câmeras dos CBERS-3 e 4.

Características das câmaras do CBERS 3 e 4
  MUX PAN IRS WFI
Bandas Espectrais 0,45-0,52µm (B)
0,52-0,59µm (G)
0,63-0,69µm (R)
0,77-0,89µm (NIR)
0,51-0,85µm (Pan)
0,52-0,59µm (G)
0,63-0,69µm (R)
0,77-0,89µm (NIR)
0,50-0,90µm (Pan)
1,55-1,75µm (SWIR)
2,08-2,35µm (SWIR)
10,40-12,50µm (TH)
0,45-0,52µm (B)
0,52-0,59µm (G)
0,63-0,69µm (R)
0,77-0,89µm (NIR)
Resolução 20 m 5 m / 10 m 40 m / 80 m (TIR) 64 m
Largura da Faixa Imageada 120 km 60 km 120 km 866 km
Apontamento não ±32º não não
Revisita 26 dias 5 dias    
Revisita real 26 dias não 26 dias 5 dias
Quantização 8 bits 8 bits 8 bits 10 bits
Taxa de Dados
Bruta
68 Mbit/s 140 Mbit/s
100 Mbit/s
16 Mbit/s 50 Mbit/s

Informações e leituras complementares em:

http://www.dsr.inpe.br/sbsr2011/files/p1222.pdf

http://marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.18.12.46/doc/2001-2008.pdf

http://www.dsr.inpe.br/sbsr2013/files/p1084.pdf

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