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Sensoriamento

Relevos do Brasil

Imagens captadas pelo Endeavour e produzidas pela Embrapa mostram topografia brasileira

Mapas do Brasil com imagens captadas do espaço vão mostrar, de forma inédita, o relevo de todo o país. Montanhas, erosões, encostas e todo tipo de elevação ou desnível da superfície terrestre estão agora mais nítidos, precisos e mais bem visualizados no conjunto de imagens da topografia brasileira que a unidade de Monitoramento por Satélite da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) está preparando e irá disponibilizar a partir deste mês de abril no site da instituição. São mapas resultantes de uma metodologia desenvolvida pela Embrapa com base nos dados obtidos pela nave espacial Endeavour durante a missão realizada em fevereiro de 2000. A Missão Topográfica por Radar do Ônibus Espacial, mais conhecida pela sigla em inglês SRTM, de Shuttle Radar Topography Mission, gerou um gigantesco arquivo de dados (12 terabytes) sobre 80% da massa de terra do planeta onde vive cerca de 95% da população mundial.

A missão espacial foi uma operação projetada e financiada pela Agência Espacial Americana (Nasa), Agência Americana de Inteligência Aeroespacial (NGA), em colaboração com a Agência Espacial Italiana (ASI) e o Centro Aeroespacial Alemão (DLR). Com os dados brutos e gratuitos na mão, a equipe da Embrapa de Campinas, coordenada por Evaristo Eduardo de Miranda, iniciou o trabalho em 2002, quando a Nasa liberou os arquivos da América do Sul ainda em forma de números ou imagens que nada lembram mapas coloridos e fáceis de entender. Finalizadas, as imagens ganham uma série de aplicações úteis principalmente no âmbito do planejamento territorial e do monitoramento ambiental. “Dentre as aplicações estão o desenvolvimento sustentável da agricultura, os programas de manejo de bacias hidrográficas, a preservação dos recursos florestais, o zoneamento ecológico e econômico, os estudos de conservação de solos para identificar e evitar erosões e até a implantação de eletrificação rural e de estradas”, diz Miranda. “Analisando os mapas nós podemos verificar, dependendo da direção, os declives ou aclives de uma estrada, além de sua altitude, o que pode facilitar o planejamento de viagens e transporte de cargas, por exemplo.” Os mapas da SRTM podem contribuir também para a melhoria da cartografia altimétrica existente, principalmente em áreas isoladas da Amazônia.

Os dados de altitude também vão beneficiar as telecomunicações. Com os mapas na mão, as empresas terão maior facilidade em identificar as melhores posições geográficas para torres de transmissão de celulares, por exemplo. “Acredito que o recém-criado programa Parcerias Público-Privada (PPPs) para a execução de obras de infra-estrutura também poderá se valer das imagens em SRTM para tratar da malha rodoviária, mostrando como ela pode se expandir minimizando as interferências negativas no ambiente”, diz Miranda. As imagens preparadas pela Embrapa mostram a altitude e o relevo em intervalos de 90 metros por 90 metros (quarteirões com 8 mil metros quadrados). Nos mapas gerados pela Embrapa para o município de São Paulo, por exemplo, o espigão da Paulista (elevação de terreno onde está a avenida Paulista) é perfeitamente visível, assim como as calhas e as confluências dos rios Tamanduateí, Tietê e Pinheiros, além da cratera Colônia, no bairro de Parelheiros, formada, provavelmente, por um meteorito.

“Nós esperamos que o governo americano libere a resolução original captada pela Endeavour, em 30 metros por 30 metros”, diz Miranda. A Casa Branca resolveu restringir a resolução das imagens depois dos atentados do dia 11 de setembro de 2001. “Nós acreditamos que, em breve, eles vão liberar as imagens de 30 x 30 metros, como já estão fazendo para alguns programas de pesquisa.” Mesmo com restrições, as imagens SRTM ainda são um produto sofisticado que traz avanços na obtenção de dados topográficos e também no uso do radar para esse tipo de trabalho. “Só para ter a dimensão da sofisticação da SRTM podemos compará-la com o projeto Radam (Radar para a Amazônia) que produziu imagens (e não topografia) por meio de radares em aviões, principalmente da região amazônica, na década de 1970. Se juntássemos todas as horas de vôo, gastaram quase três anos para fazer imagens de todo o Brasil com várias descontinuidades espaciais, enquanto o Endeavour fez em 11 dias medições homogêneas de quase todo o planeta.”

A tecnologia de radar usada no ônibus espacial só existe, de forma efetiva e comercial, com o satélite Radarsat, da Agência Espacial Canadense (CSA), para áreas restritas (veja Pesquisa Fapesp nº 80). Atualmente, a maneira usual de medir relevo e altitude em grandes extensões é por meio da aerofotogrametria, em que duas câmeras captam sucessivas fotos do terreno em ângulos diferentes e controlados. Depois essas fotos são colocadas lado a lado num aparelho chamado de estereoscópio ou diretamente em computadores, pois cada vez mais câmeras digitais são utilizadas. Por meio de instrumentos ópticos ou digitais é possível ver as imagens em três dimensões e gerar as curvas e altitudes do relevo, em geral a partir de marcos geográficos conhecidos. “Com a SRTM poderemos corrigir possíveis erros do profissional que traçou as curvas feitas por esse processo óptico”, diz Miranda.

As novas imagens feitas pelo Endeavour também foram formadas por duas fontes, no caso duas antenas. A nave utilizou o sistema de interferometria em que dois radares emitiram sinais nas bandas X e C, duas ondas eletromagnéticas que bateram no solo da Terra e voltaram para o ônibus espacial, onde foram captadas por dois conjuntos de antenas, inclusive uma externa presa por um mastro de 60 metros. O resultado são duas imagens captadas de posições ligeiramente diferentes. Comparando essas diferenças dos sinais refletidos, forma-se uma imagem com os relevos. O uso do radar é mais interessante do que as câmeras ópticas de aviões e satélites, para esse tipo de aplicação, porque é possível operar durante o dia e a noite, sem a interferência das nuvens. As imagens ópticas só podem ser feitas com luz solar e com o céu limpo.

O primeiro trabalho dos pesquisadores da Embrapa Monitoramento por Satélite com as novas imagens surgiu de um pedido do Ministério da Defesa com o objetivo de suprir o Exército brasileiro que seguiria para o Haiti no comando da missão de paz da Organização das Nações Unidas (ONU). “Nós coletamos as informações da Nasa e montamos mapas do território em três dimensões (3D), utilizando imagens da SRTM e sobre as quais foram sobrepostas imagens de vários satélites”, diz Miranda. Assim, por meio de softwares específicos, é possível fazer um passeio pelas imagens como se estivéssemos num helicóptero sobre a cidade ou região. Essa mesma técnica foi usada para mostrar o Vale do Paraíba, a região da Grande São Paulo e parte do litoral paulista.

Modelo agrícola – Para demonstrar o leque de potencialidades das imagens e mapas topográficos da SRTM, os pesquisadores da Embrapa geraram uma carta das temperaturas médias do Estado de São Paulo, a partir das relações existentes entre elas e os níveis altimétricos. “É um modelo novo que contempla a altimetria para mostrar com resolução de até 90 metros por 90 metros a variação da temperatura em função do relevo, porque, aumentando a altitude, a temperatura diminui”, explica Miranda. “Esse tipo de mapa é importante para o zoneamento agropecuário, porque fornece dados para uma análise mais precisa da adequação ou não de determinadas culturas agrícolas nas várias regiões do estado.”

A preparação das imagens exigiu da Embrapa Monitoramento um grande esforço técnico no processamento de dados. “Nós nunca usamos tantos computadores. Se não fosse a nossa infra-estrutura de equipamentos, demoraríamos muito mais para preparar as imagens”, diz Miranda. “Depois que baixamos os dados nós começamos a entendê-los, para organizar os sistemas de projeção para o Brasil.” Um dos problemas apresentados por essa tecnologia é a não diferenciação de lâminas de água como rios e lagoas. “Para vê-los, é preciso fazer correções com auxílio de outras imagens e mapas, principalmente de satélites.” Para as visualizações em três dimensões, os pesquisadores geraram um sombreamento artificial do relevo, simulando um sol no período da tarde, posicionado ao norte da área e projetando seus raios num ângulo de 45 graus. A imagem assim obtida é facilmente projetada e facilita o entendimento dos mapas.

O primeiro estado a ter seu mapeamento de relevo pronto, a partir dos dados da SRTM, foi Sergipe, pela sua pequena dimensão de território. O trabalho realizado com ele permitiu uma maior facilidade de produção dos outros estados brasileiros. Todos os mapas e imagens numéricas estão compatíveis com a escala 1: 250.000, em que cada milímetro equivale a 250 metros no campo. As imagens e os dados numéricos da SRTM serão apresentados no site da Embrapa Monitoramento por Satélite (www.cnpm.embrapa.br) e em um futuro conjunto de CDs. Eles vão incorporar a coleção Brasil Visto do Espaço lançada em 2001 pela Embrapa, com base em dados do satélite Landsat, e que mostra as características ambientais do território nacional como florestas, cerrados e áreas agrícolas, sem a determinação do relevo. A Embrapa vai apresentar as duas imagens (SRTM e Landsat) lado a lado, no site e nos CDs, em mapas subdivididos por estados da federação.

Ônibus para muitas viagens
Para formar o mais completo e preciso mapa topográfico da Terra, o ônibus espacial Endeavour voou com um mastro de 60 metros de comprimento que foi estendido em pleno espaço, numa altitude de 233 quilômetros. Na ponta desse mastro estava instalada uma das antenas que recebeu as ondas do radar nas bandas X e C usadas na formação da imagem. Outra antena estava no compartimento de carga do ônibus. Para completar a missão de 11 dias, entre 11 de fevereiro e 22 de fevereiro de 2000, o Endeavour orbitou a Terra 16 vezes por dia, completando 176 órbitas, com uma velocidade de 7,5 quilômetros por segundo (km/s). Com seis tripulantes, essa foi a nonagésima sétima missão dos ônibus espaciais e a décima quarta do Endeavour. Essa aeronave, que foi lançada e pousou no Centro Espacial John Kennedy, na Flórida, é a quinta espaçonave da série. Sua irmã Discovery está sendo preparada para decolar em maio próximo para levar equipamentos para a Estação Espacial Internacional, retomando assim os vôos dos ônibus espaciais que ficaram interrompidos com a perda da Columbia e seus tripulantes, no dia 1º de fevereiro de 2003, quando a nave se desintegrou na reentrada da atmosfera terrestre. Em julho, deve ser a vez do terceiro ônibus, o Atlantis, subir ao espaço.
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