Você já conhecer motivos para usar imagens Sentinel-2 e agora neste artigo você vai conferir 5 razões que farão você utilizar imagens Landsat dentro do ArcGIS.
O programa Landsat, uma parceria entre a NASA e o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), teve início ainda na década de 1960 e sua missão inaugural ocorreu com o lançamento do ERTS-1, ou Landsat-1, em 1972.
Hoje, o programa pode ser considerado o mais longo em aquisição de imagens de satélite para observação da Terra, com sua última missão, ainda em operação e a mais avançada tecnologicamente até o momento, lançada em 2013 e denominada Landsat-8.
O arquivo global Landsat possui milhões de cenas com livre acesso que compreendem, individualmente, uma área no solo com cerca de 185 km, tanto em largura quanto em comprimento.
Os sensores utilizados possuem resoluções espaciais que variam de 15 a 60 metros e resolução temporal de 16 dias. No último censo realizado pelo USGS, as principais aplicações listadas são nas áreas de agricultura, monitoramento, geologia, cartografia, planejamento regional e educação.
Uma nova missão já está em curso (Landsat-9), com lançamento agendado para abril de 2021, e que deverá fortalecer o legado de quase 5 décadas e status do programa como um dos mais importantes na história da observação da Terra.
Um dos desafios em se trabalhar grandes conjuntos de dados, como o arquivo Landsat, é tornar os dados ao mesmo tempo acessíveis e de fácil utilização para extração de informações.
Como veremos mais a diante, a tecnologia Esri permite, por meio de webservices, que terabytes de imagens sejam acessadas de forma rápida e essa informação seja consumida em aplicativos web, desktop e mobile. Ademais, cenas individuais de coleções de imagens próprias ou públicas hospedadas localmente ou em nuvem podem ser facilmente consultadas via ArcGIS, como é demonstrado no aplicativo abaixo.
Consulta de arquivo Landsat na nuvem utilizando tecnologia Esri.
A esperança da continuidade da iniciativa Landsat, cujos dados são consumidos por inúmeras aplicações de monitoramento e mitigação ambiental, se apoia também em programas espaciais mais recentes, como o Sentinel da Agência Espacial Europeia, com imagens de moderada a alta resolução e performance similar, contribuindo ainda mais para o acervo existente e para o surgimento de constelações virtuais.
Essas são 5 razões para utilizar imagens Landsat no ArcGIS:
- Arquivo massivo
Os esforços para compartilhar imagens do acervo Landsat sob a forma de serviços web é tema que a Esri se dedica desde 2011 paralelamente ao desenvolvimento do ArcGIS Online.
Em especial, quando a Amazon anunciou em 2015 a disponibilidade de 1 petabyte de imagens Landsat USGS hospedadas no Amazon Web Services Cloud, a Esri criou diversos webservices publicamente disponíveis com imagens Landsat ETM, TM, OLI e TIRS, incluindo atualização diária com as últimas cenas do Landsat-8. O arquivo Landsat nos serviços AWS é também acessível não somente pelos aplicativos da plataforma ArcGIS, mas também por uma gama de aplicações que utilizam API GeoREST, incluindo processamentos dinâmicos simplesmente selecionáveis via interface.
Estas funções também podem ser desenvolvidas adaptando funções Python que utilizem NumPy e SciPy para criar produtos de informação. No exemplo abaixo, o acesso ao conteúdo Landsat é feito diretamente via ArcGIS Notebooks, um produto Esri construído a partir do Jupyter Notebooks. O conteúdo é estruturado utilizando células que podem conter códigos Python executáveis ou somente texto explicativo e mídias.
Tour pelo mundo com imagens Landsat no ArcGIS.
Para usuários corporativos (ArcGIS Enterprise), é possível criar um portal de alta disponibilidade para acesso a imagens armazenadas em diretório na Amazon Simple Storage Service (S3) utilizando a Esri Amazon Machine Image (AMI).
Essa capacidade permite, portanto, que o usuário corporativo se beneficie com armazenamento de baixo custo e alta qualidade, além do acesso direto aos Mosaic Dataset criados pela Esri e ter a possibilidade de criar seus próprios portais para compartilhar ou processar dados utilizando a infraestrutura elástica da AWS Cloud.
Abaixo, você pode ver um exemplo de processamento interativo utilizando Jupyter Dashboards, que permite distribuir seus algoritmos de processamento utilizando ArcGIS Image Server e raster analytics.
Raster analytics.
- Estrutura de dados
A estruturação dos dados Landsat para produtos Level-1 é um exemplo a ser seguido. São produtos com correções atmosféricas, geométricas e cartográficas, utilizando inúmeras técnicas, além de modelos de terreno e pontos de controle no solo, que garantem um dado final com qualidade radiométrica ímpar.
As imagens multiespectrais das coleções Level-1 são produtos quantizados e calibrados que garantem uniformidade no desenvolvimento de algoritmos para séries temporais e cálculo de valores de radiância e reflectância, por exemplo.
Conforme estes pré-processamentos Level-1 vão sendo melhorados, são liberadas versões reprocessadas, ou seja, o processamento é retro aplicado a todo acervo da missão. A capacidade do ArcGIS em utilizar as informações de metadados se traduz em maior facilidade em se trabalhar dados com diversas variáveis (bandas espectrais) e dimensões (datas).
Complementarmente, formatos multidimensionais já são suportados pelo ArcGIS Pro, incluindo novas funções próprias para dados raster que permitem análise de séries temporais de imagens. Além das novas ferramentas disponíveis no ArcGIS PRO, desenvolvedores podem se beneficiar das novas funcionalidades no Python raster object.
Nova aba de ferramentas para dados multidimensionais no ArcGIS Pro.
- Banda pancromática
Os dados derivados dos sensores ETM+ e OLI (Landsat 7 e 8) possuem uma das bandas espectrais denominada de banda pancromática.
Essa banda compreende um intervalo bem mais amplo do espectro eletromagnético em relação as bandas multiespectrais, conseguindo manter uma boa relação sinal-ruído, o que se traduz em uma melhor resolução espacial (15 metros).
O interessante é que para usos qualitativos das imagens multiespectrais, existem técnicas de fusão capazes de reamostrar as bandas espectrais de 30 para 15 metros de resolução espacial utilizando a banda pancromática.
A Esri, por sua vez, criou um serviço de imagem para disponibilização dessas imagens com bandas espectrais de alta resolução espacial, ou seja, já fusionadas dinamicamente a partir das coleções AWS. Foi criado também um serviço para o acesso as imagens pancromáticas originais, ambos disponíveis no ArcGIS Living Atlas of the World e prontos para utilização no seu fluxo de trabalho.
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- Global Land Survey
Com acrônimo, Landsat-GLS corresponde a conjuntos de dados criados pela NASA e USGS que permitem o acesso a coleções de imagens ortorretificadas e com correções cartográficas para determinados períodos. As coleções disponibilizadas em mosaicos globais e cenas individuais até o momento correspondem aos anos de 1975, 1990, 2000, 2005 e 2010, e podem ser acessadas via ArcGIS Online em Landsat Global Land Survey. Foram selecionadas cenas que atendem requisitos específicos de cobertura de nuvens e a exatidão de posicionamento alcançada é da ordem de subpixel, com variação máxima de somente 30 metros por cena.
- Literatura
Para fechar nossa lista, o material disponível tanto em artigos quanto aplicações utilizando imagens Landsat é extremamente grande e valioso. São dados de referência utilizados frequentemente como base em avaliações e comparações com outros conjuntos de dados em razão da alta consistência e qualidade das grandezas físicas intrínsecas a estes dados. Paralelamente, muitos algoritmos foram e são constantemente desenvolvidos para trabalhar imagens Landsat, que são adaptáveis também a outras coleções, como as imagens Sentinel-2.
Para encerrar este artigo, sugerimos a você explorar algumas aplicações com imagens Landsat no ArcGIS Notebooks. Veja a coleção completa clicando aqui.
Detecção de mudanças.
Contagem de pivôs de irrigação.
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