Imageamento Interferométrico para o Brasil

O sistema sensor PALSAR (Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar) faz parte de um dos três instrumentos a bordo do satélite de imageamento orbital ALOS-1 (Advanced Land Observing Satellite-1), também conhecido como Daichi, desenvolvido para auxiliar no mapeamento detalhado do uso e cobertura do solo, monitoramento de desastres e levantamento de recursos naturais. A missão ALOS-1 foi realizada sob responsabilidade da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e foi operacional entre os anos de 2006 e 2011. Os cinco anos de atividade do sistema PALSAR foi suficiente para a aquisição de mais de 6,5 milhões de cenas em todo o globo. Por se tratar de um sistema ativo de imageamento, no comprimento das micro-ondas (Banda L) as imagens não são afetadas por condições meteorológicas e operável tanto durante o dia quanto à noite. Outro diferencial do imageamento interferométrico do sistema PALSAR está relacionado à aquisição de dados na banda L. Diferente da maioria dos sistemas sensores SAR (radar de abertura sintética: Synthetic Apareture Radar, da sigla em Inglês), o sensor PALSAR opera com polarização completa (HH, HV, VH, VV) na banda L. Por que esta configuração é interessante para mapeamentos topográficos?

Um exemplo de um modelo de elevação de terreno (MDT) de uma região de Minas Gerais (Serra Negra, Patrocínio) é mostrado no esquema a seguir. Fica evidente a maior coerência das curvas de nível no MDT PALSAR de 15 m de resolução espacial, quando comparado ao modelo SRTM (30 m de resolução espacial). Essa diferença ocorre, sobretudo, devido às características do imageamento interferométrico (InSAR) na banda L, o qual será discutido nessa postagem. Veja a imagem a seguir. Note a clara diferença entre os dois produtos.

Atualmente estamos habituados a trabalhar com imagens da missão SRTM, realizada no ano de 2000 por aeronave tripulada, empregando imageamento interfeométrico nas micro-ondas para faixas das bandas X e C com comprimentos de onda de 3,1 e 5,3 cm, respectivamente. Neste caso a banda C (5 cm) tem uma capacidade ligeiramente superior de penetração na superfície dos objetos quando comparada a banda X (veja imagem abaixo), porém, tal capacidade ainda é significativamente inferior em relação à banda L (centrada a 23 cm). Veja na figura a seguir a interação das micro-ondas com a vegetação para diferentes comprimentos de onda.

Enquanto os comprimentos de onda das bandas C e X interagem com a superfície do dossel na escala das folhas e galhos, a banda L permite maior penetração, possibilitando em muitos casos, o imageamento da superfície do solo. É por meio de tal característica que se torna possível a obtenção de um MDT mais coerente, na banda L. No entanto, ao decidirmos utilizar a banda L para obtenção de modelos de elevação por interferometria, nos limitamos aos poucos sistemas sensores que operam em tal comprimento. A maior parte dos sistemas SAR orbitais operam nas bandas C e X (Veja a linha do tempo abaixo).

Atualmente as únicas opções de imageamento InSAR na banda L compreendem os sistemas JERS-1 e ALOS, ambos sob responsabilidade da JAXA (Somente o ALOS-2 está em operação atualmente). Para o caso deste primeiro, é possível alcançar uma resolução espacial de aproximadamente 18m no modo fino, para o ALOS a resolução pode variar de acordo com o modo de imageamento e com a missão (ALOS 1 ou ALOS 2).