Crossing the ocean, playing in the sky: intertextual games

Conforme se referiu anteriormente, o algoritmo de detecção assenta nas capacidades do canal 4 do radiómetro SEVIRI, a bordo do satélite MSG-1. A resposta espectral deste canal do radiómetro é traçada graficamente na figura 4.6.

Figura 4.6: Resposta espectral do canal 4 do SEVIRI, para as temperaturas de cali- bração de 95 K e de 85 K. Fonte dos dados: EUMETSAT.

Deste modo, e de acordo com a resposta espectral do canal 4, centrado no compri- mento de onda de 3,9 μm, podem traçar-se as curvas da função de Planck, para várias temperaturas, inserindo os limiares da resposta do sensor para o comprimento de onda em questão, conforme se faz na figura 4.7.

Assim, a partir do gráfico da figura 4.7 pode afirmar-se que alvos com temperaturas na gama das atingidas em incêndios florestais (670 a 970 K) possuem uma emissividade máxima na banda de comprimento de onda do canal 4 do SEVIRI, resultando na maior concentração de energia nesse canal. Deste modo, e conforme já se referiu, os sinais térmicos originados pelos incêndios são substancialmente mais fortes no canal 4 deste radiómetro do que em canais adjacentes (o canal 3 e 5, por exemplo), tornando evidente a visualização e posterior localização de pontos quentes, isto é, pixels da imagem cuja temperatura de brilho satura a resposta espectral do sensor, visualizados a negro, sobre uma imagem adquirida.

2 4 6 8 10 12 14 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 λ / μ m Mλ / W.m −2 .sr −1 . μ m −1 750 K 700 K 650 K 600 K 550 K 500 K 450 K 400 K 350 K 300 K 250 K Amplitude da resposta espectral do canal 4 do SEVIRI

Figura 4.7: Curvas da função de Planck para várias temperaturas e respectiva resposta do canal 4 do SEVIRI.

A questão seguinte, inerente ao algoritmo implementado pode ser colocada: dever- se-ão converter os valores de radiância medidos pelo sensor em temperaturas de brilho e localizar focos de incêndio de acordo com a temperatura de brilho detectada, ou, ao invés, dever-se-á fazer uso exclusivo dos níveis radiométricos (isto é, escalas de cinza) medidos directamente pelo sensor? Antes de se dar uma resposta definitiva a esta pergunta, atente-se que, a fim de realizar a conversão pretendida, há que converter os níveis radiométricos medidos pelo sensor em radiâncias e, posteriormente, converter essas radiâncias para temperaturas de brilho. De um modo genérico, essa operação pode ser feita tendo em conta que a relação entre o valor binário do pixel e a radiância se estabelece, para cada canal, através de:

R= CALof f set+ CALslope× Contagem (4.1)

Na equação (4.1) escrita anteriormente, R representa a radiância espectral, medida em mWm−2sr−1(cm−1)−1. Por outro lado, CALof f set não é mais do que uma constante

de equivalência entre o nível radiométrico do pixel e a radiância física extraída a partir de calibração do sensor a bordo do satélite e CALslope representa o coeficiente linear

de calibração, também extraído a partir da calibração do sensor a bordo do satélite. Finalmente, Contagem representa o valor binário do pixel.

No que diz respeito à conversão da radiância medida para temperatura de brilho, a seguinte equação, estabelecida pela METEOSAT, ilustra o processo de conversão:

Tb =

C₂νc

logC₁ν_c3

R + 1

 − B/A (4.2)

Na equação (4.2), C₁ e C₂ são constantes1_{, ν}

c designa o número de onda do canal 1_C

Figura 4.8: Imagem do canal 3 do SEVIRI, onde não é possível visualizar focos de in- cêndio

Figura 4.9: Imagem do canal 4 do SEVIRI, evidenciando claramente focos de incêndio. utilizado (no caso do canal utilizado, νc = 2569, 094cm−1) e A e B são coeficientes de

ajuste, cujo valor é, respectivamente, 0,9959 e 3,471 K.

As equações (4.1) e (4.2) especificam o conjunto de cálculos necessários para a ob- tenção da temperatura de brilho a partir do nível radiométrico do pixel. Para além disso, os coeficientes CALof f set e CALslope são diariamente transmitidos pelo saté-

lite. Note-se, todavia, que existe uma proporcionalidade entre o nível radiométrico e a temperatura de brilho, razão pela qual não parece ser estritamente necessário, para o propósito da detecção de incêndios, a conversão entre níveis radiométricos e tempera- tura de brilho. Para além disso, refira-se ainda o facto de o uso de níveis radiométricos ser favorecido para a detecção de alvos quentes em detrimento das temperaturas de brilho, na medida em que os níveis radiométricos de alvos quentes possuem valores com cerca de uma ordem de grandeza inferior aos pixels que os rodeiam. Deste modo, acredita-se que um algoritmo de selecção de alvos quentes baseado apenas nos níveis radiométricos é mais eficaz, na medida em que as diferenças entre os valores medidos são maiores. Assim, pode observar-se o gráfico de distribuição de níveis radiométricos ao longo de uma linha, para se apreciar o comportamento do sinal na presença de fogo, conforme se ilustra na figura 4.10.

Deste modo, o algoritmo de detecção de alvos quentes identifica os pixels da ima- gem com um nível radiométrico inferior a um determinado threshold, cuja adopção foi estabelecida de modo empírico.

Esclarecidas que estão as questões inerentes à base física do algoritmo, resta tecer algumas considerações sobre a sua implementação. Assim, a base computacional reside num computador pessoal, de arquitectura PC, dotado do sistema operativo LINUX e um compilador FORTRAN/90. A razão pela qual se adoptou esta linguagem de pro-

1000 1500 2000 2500 3000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Numero da coluna da imagem

Nivel Radiometrico

Foco de incendio

Figura 4.10: Comportamento dos níveis radiométricos medidos em função da coluna da imagem, para uma linha onde foi detectado um foco de incêndio.

gramação prende-se apenas com o aumento da performance na execução do programa. Deste modo, o bloco de código respeitante ao algoritmo de detecção de focos de incêndio reproduz-se de seguida:

C NUMERO DE PIXELS COM LIMIARES ACIMA DO VALOR ESTABELECIDO C PROCURAR APENAS PARA O SECTOR DE PORTUGAL

DO I=1550,1750 DO J=400,700

ITES = INEW(I,J)

IF( ITES.LE.ITHRESHOLD ) THEN

PRINT*,’ PTO ABAIXO LIMIAR EM :’,I,’,’,J,’ VALOR:’,ITES IF(INEW(I,J).LE.ITHRESHOLD)THEN PRINT*, ’ SOMANDO..’ IPIX = IPIX + 1 ILIM(1,IPIX) = I ILIM(2,IPIX) = J ILIM(3,IPIX) = INEW(I,J) ENDIF END DO

END DO IREC = 1

WRITE(32,REC=IREC) IND

Após execução deste bloco do programa possui-se uma matriz com os valores de linha, coluna e resultado da avaliação do pixel, sujeito à condição imposta no programa. Posteriormente, o que se pretende é a conversão dos valores de linha e coluna onde se detectou o alvo quente para coordenadas geográficas (latitude e longitude). Para alcançar esse objectivo, houve a necessidade de fazer uso de uma rotina de navegação, conforme explanado na subsecção seguinte.