Novas aplicações para imagens de satélite

          Imagens de satélite costumavam ser de acesso limitado, custosas, de baixa resolução e de atualização infrequente. Tudo isso está mudando rapidamente com a proliferação de satélites comerciais de observação da Terra, melhora da infraestrutura de informática para armazenar, processar e prover acesso às imagens pela internet e a crescente automação da interpretação dessas imagens por sistemas de inteligência artificial.

          Assim, o que até 20 anos atrás era uma tecnologia reservada às forças armadas nacionais, passa a ser aproveitável por organizações que oferecem diversos serviços derivados da análise de imagens de satélite. Entre essas tecnologias, está o sensoriamento remoto, que é o conjunto de técnicas que possibilita a obtenção de informações sobre alvos na superfície terrestre (objetos, áreas, fenômenos), por meio do registro da interação da radiação eletromagnética com a superfície, realizado por sensores distantes, ou remotos.

          O sensoriamento remoto pode basear-se em informações obtidas por satélites. Por esse motivo, oferece funcionalidades dificilmente replicáveis por outros meios, por exemplo, escalabilidade, imagens do passado e capacidade de mensurar as observações.

          Quanto à escalabilidade, praticamente toda a superfície terrestre está permanentemente sendo fotografada por diversos satélites. Objetos de maior interesse, como centros urbanos, são alvos preferenciais para imagens de alta resolução, em que um pixel na imagem corresponde a um quadrado de 30 centímetros na superfície da Terra. É possível obter imagens gratuitas de baixa resolução (pixel de 30 metros) de quaisquer pontos do planeta, por simples conexão à internet, por exemplo usando os satélites LandSat. Assim, é possível acessar informações originais, atuais, de qualidade e com confiabilidade, sobre qualquer local do planeta a um custo que, historicamente, se encontra em rápido declínio. Torna-se assim viável monitorar em quase tempo real uma imensa diversidade de objetos em larga extensão territorial ou pulverizados em locais de difícil acesso.

          Imagens de satélite possibilitam ver o passado. Apoiando-se em amplas bases de imagens de satélite, algumas das quais remontam aos anos 70, é possível montar um “filme” da evolução no tempo de qualquer objeto na superfície da Terra com uma montagem de fotos tiradas em diversos períodos.

          Satélites possuem visão em vários espectros de luz. Diversos satélites possuem sensores capazes de medir a intensidade de luz refletida por objetos em diversos cumprimentos de onda além da luz visível a olho nu. O gráfico de intensidade de luz em cada frequência constitui uma assinatura espectral específica de cada material e traz informações sobre seu estado físico, como temperatura, assim como pode revelar sua composição química. Assim, é possível, por exemplo, estimar a intensidade de fotossíntese de um campo cultivado ou a presença de poluentes na água de uma represa em função da luz que refletem para o espaço.

          Imagens de satélite permitem estimar com precisão a posição geográfica dos objetos. Dessa forma, pode-se medir suas dimensões e distâncias relativas. É possível, por exemplo, obter a curva altimétrica do relevo de uma região ou construir modelos tridimensionais de objetos observados por satélite.

          Várias dessas funcionalidades só estão acessíveis após extenso processamento das imagens brutas, o que costuma ser o gargalo da cadeia de extração de valor dessas informações. No entanto, novas aplicações de inteligência artificial no campo da visão computacional estão automatizando parte do processo de transformação e análise das imagens, como por exemplo:

• remoção de nuvens: mesclando informações de diversas imagens reais, com nuvens, em uma única imagem “mosaico” sintética, é possível revelar toda a superfície que estava parcialmente oculta por nuvens nas imagens originais;
• detecção automática de alterações em imagens de um mesmo objeto fotografadas em momentos diferentes: permite delimitar as regiões das fotos que foram transformadas e medir o grau e a velocidade dessas transformações; e
• reconhecer automaticamente objetos que aparecem nas imagens: permite classificar objetos que apareçam nas imagens (como pontes, estradas ou piscinas), distinguir objetos que seriam semelhantes ao olho nu ou, inversamente, procurar novos objetos similares a um objeto de interesse.

          As aplicações dessa tecnologia para o controle externo são inúmeras e várias já vêm em mente pela simples leitura de suas características ou com o crescente fluxo de notícias de seu uso em novas áreas.

          O TCU já desenvolve projetos piloto que se apoiam em imagens de satélite para verificação de:

• posição e medidas de obras de infraestrutura, assim como tentativa de identificação dos materiais de construção que foram empregados; e
• áreas protegidas, diferenciando áreas de vegetação nativa de áreas desflorestadas ou com cultura de subsistência.

Texto produzido por  Erick Muzart Fonseca dos Santos
Centro de Pesquisa e Inovação, Tribunal de Contas da União