LANDSAT - Land Remote Sensing Satellite


Landsat 5 (NASA, 2008)

A série LANDSAT teve início na segunda metade da década de 60, a partir de um projeto desenvolvido pela Agência Espacial Americana e dedicado exclusivamente à observação dos recursos naturais terrestres. Essa missão foi denominada Earth Resources Technology Satellite (ERTS) e em 1975 passou a se chamar Landsat.

A missão, em sua maioria, foi gerenciada pela National Aeronautics and Space Administration (NASA) e pela U.S. Geological Survey (USGS) e envolveu o lançamento de oito satélites.

O primeiro satélite, e também o primeiro desenvolvido para atuar diretamente em pesquisas de recursos naturais, foi lançado em 1972 e denominado ERTS-1 ou Landsat-1. Levou dois instrumentos a bordo: as câmeras RBV (Return Beam Vidicon) e MSS (Multispectral Scanner System). 

Os mesmos instrumentos estiveram a bordo do Landsat 2 (lançado em 1975) e do Landsat 3 (lançado em 1978), considerados satélites experimentais. No L2 os sensores foram projetados de forma idêntica aos seus antecessores, enquanto no L3 sofreram algumas alterações, principalmente em relação aos canais oferecidos.


Concepção artística Landsat 8 (Fonte: NASA, 2012)

O Landsat 4 começou a operar em 1982, com o MSS e também com o sensor TM (Thematic  Mapper), projetado para dar suporte às pesquisas nas mais diversas áreas temáticas, especializado em recursos naturais. Dois anos mais tarde entraria em órbita o Landsat-5, com os mesmos instrumentos sensores do L4. O sensor MSS do satélite L5 deixou de enviar dados em 1995, e o sensor TM manteve-se ativo até novembro de 2011, atingindo a marca de 28 anos em operação. Posteriormente, o sensor MSS foi religado a bordo do satélite Landsat 5, coletando imagens apenas dos Estados Unidos, oferecendo continuidade aos trabalhos e produtos do Landsat. 

Em 1993, o L4 e o L5 já haviam superado suas vidas úteis e o sexto satélite da série Landsat não conseguiu atingir a órbita terrestre, devido à ocorrência de falhas no lançamento. O Landsat 6 foi projetado com o sensor ETM (Enhanced Thematic Mapper), com configurações semelhantes ao seu antecessor, inovando na inclusão da banda 8 pancromática com 15 metros de resolução espacial.

O sensor ETM evoluiu para o sensor ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) lançado em 1999 a bordo do Landsat 7. Este instrumento foi capaz de ampliar as possibilidades de uso dos produtos Landsat, oferecendo a versatilidade e eficiência obtidas nas versões anteriores. Conseguiu melhorar a acurácia do sistema, manteve os mesmos intervalos espectrais, ampliou a resolução espacial da banda 6 (infravermelho termal) para 60 metros, além de tornar a banda pancromática operante e permitir a geração de composições coloridas com 15 metros de resolução. O L7 enviou dados completos para a Terra até 2003, quando apresentou avarias de hardware e começou a operar com o espelho corretor de linha (SLC) desligado. Desde então, as imagens continuam adquiridas e enviadas para a Terra mas para torná-las aptas à utilização necessitam de correções prévias e análise de acurácia no posicionamento e calibração dos pixels.

A antena de recepção do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) localizada em Cuiabá, capta desde os anos 70 imagens de todo território nacional, o que representa um enorme e único acervo de dados sobre nosso país. Este sistema orbital é ainda utilizado nas pesquisas realizadas pela Embrapa Territorial.

A continuidade de série ocorreu com o lançamento em 11/02/2013, do satélite LDCM (Landsat Data Continuity Mission) ou também denominado Landsat 8 que opera com os instrumentos OLI (Operational Land Imager) e TIRS (Thermal Infrared Sensor). O sensor OLI dará continuidade aos produtos gerados a partir dos sensores TM e ETM+, a bordo das plataformas anteriores, além de incluir duas novas bandas espectrais, uma projetada para estudos de áreas costeiras e outra para detecção de nuvens do tipo cirrus.

A continuação da série será importante para a utilização e aperfeiçoamento dos algoritmos desenvolvidos ao longo dos últimos 30 anos de pesquisas na área de sensoriamento remoto.

 

Características dos satélites LANDSAT

 
Missão Land Remote Sensing Satellite (Landsat)
Instituições Responsáveis
NASA (National Aeronautics and Space Administration ) e USGS (U.S. Geological Survey)
País/Região
Estados Unidos
Satélite
LANDSAT 1 LANDSAT 2 LANDSAT 3 LANDSAT 4 LANDSAT 5 LANDSAT 6 LANDSAT 7 LANDSAT 8
Lançamento
23/07/1972 22/01/1975 05/03/1978 16/07/1982 01/03/1984 05/10/1993 15/04/1999 11/02/2013
Local de Lançamento
Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base Vandenberg Air Force Base NASA Kennedy Space Center (KSC)
Veículo Lançador
Delta 900 Delta 2910 Delta 2910 Delta 3920 Delta 3920 Titan II Delta-II Atlas-V 401
Situação Atual
Inativo (06/01/1978) Inativo (25/02/1982) Inativo (31/03/1983) Inativo (1993) Inativo (22/11/2011) Inativo (05/10/1993) Ativo (Interrompeu recepção no Brasil em 31/05/2003) Ativo
Órbita
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Polar, helios-
síncrona
Circular
Altitude
917 km 917 km 917 km 705 km 705 km 705 km 705 km 705 km
Inclinação
99,2º 99,2º 99,2º 98,20º 98,20º 98,20º 98,2º 98,2º
Tempo de Duração da Órbita
103,3 min 103 min 103 min 99 min 99 min 98,9 min 98,9 min 99 min
Horário de Passagem
9:30 AM 9:30 AM 9:30 AM 9:45 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:00 AM 1:40 PM
Período de Revisita
18 dias 18 dias 18 dias 16 dias 16 dias 16 dias 16 dias 16 dias
Tempo de vida projetado
1 ano 1 ano 1 ano 3 anos 3 anos s.d. 5 anos 5 anos
Instrumentos Sensores
RBV e MSS RBV e MSS RBV e MSS MSS e TM MSS e TM ETM ETM+ OLI e TIRS
 

Vida útil dos satélites LANDSAT

 
Satélite 1970 1980 1990 2000 2010 2020
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
LANDSAT-1                                                                                                                        
LANDSAT-2                                                                                                                        
LANDSAT-3                                                                                                                        
LANDSAT-4                                                                                                                        
LANDSAT-5                                                                                                                        
LANDSAT-6                                                                                                                        
LANDSAT-7                                                                                                                        
LANDSAT-8                                                                                                                        
    Lançamento/Operação
  Operação
  Operação/Término
  Falha no Lançamento
 

Principais Sistemas Sensores – Sensores Orbitais

 
RBV - (Return Beam Vidicon) 
Satélites Landsat-1, Landsat-2 e Landsat-3

O sensor RBV esteve a bordo dos três primeiros satélites da série Landsat e foi decisivo para definir as bases dos sensores que seriam lançados no futuro. As câmeras tinham capacidade de obter imagens diurnas que captavam dados de forma instantânea para a área total das cenas, com revisitas de 18 dias. Nos dois primeiros satélites (L1 e L2), o sensor RBV operou no modo multiespectral, com três canais/câmeras (nas regiões do visível e infravermelho próximo) e resolução espacial de 80 metros:

1 - o canal 1 (475 – 575 nm) na região do azul/verde;

2 - o canal 2 (580 – 680 nm) na região do verde/vermelho;

3 - o canal 3 (690 – 830 nm) na região do vermelho/infravermelho próximo.
 

No terceiro satélite da série (L3), o sensor RBV operou com duas câmeras RCA, em uma única banda pancromática (0,505 – 0,750 nm) e ofereceu 30 metros de resolução espacial.

 

 

 
MSS - (Multispectral Scanner System)
Satélites Landsat 1, Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 e Landsat 5

O sensor MSS foi lançado a bordo dos cinco primeiros satélites da série Landsat e passou por algumas atualizações durante o tempo. Com exceção do L3 que foi projetado com a banda 8 termal, os demais foram desenhados com quatro canais dispostos nas regiões do visível e infravermelho próximo. Embora projetado com a banda 8, o sensor MSS a bordo do L3 também operou com quatro bandas devido à falha no sensor termal ter ocorrido após o lançamento. 

Algumas alterações verificadas entre as versões do MSS durante o tempo dizem respeito às próprias características dos satélites, que reduziram o tempo de revisita de 18 para 16 dias e aumentaram a acurácia no armazenamento dos dados de 6 para 8 bits.



 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Área Imageada Res.
Radiométrica
MSS (Multispectral Scanner System)
(B4) VERDE
0.5 - 0.6 µm
57 x 79 m

18 dias (L1-L3);

16 dias (L4-L5)

185 km
6 bits (L1-L3);
8 bits (L4-L5)
(B5) VERMELHO
0.6 - 0.7 µm
(B6) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.7 - 0.8 µm
(B7) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.8 - 1.1 µm
(B8) INFRAVERMELHO TERMAL
10.41-12.6 µm
s.d. = sem dados/informações
 
TM - (Thematic Mapper) 
Satélites Landsat 4 e Landsat 5

O sensor TM foi lançado a bordo dos satélites Landsat 4 e Landsat 5. Possui separação espectral adequada para oferecer subsídios aos mapeamentos temáticos na área de recursos naturais. Operou com 7 bandas nas regiões do visível, infravermelho próximo, médio e termal.

Apresentou melhor resolução espacial, acurácia radiométrica e posicionamento geométrico em relação ao seu antecessor, o sensor MSS. Os dados do sensor TM foram utilizados em pesquisas e definições de metodologias em amplas áreas do conhecimento científico e tiveram importância singular para a evolução das técnicas desenvolvidas e utilizadas no sensoriamento remoto mundial.

 

 

 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Área Imageada Res.
Radiométrica
TM (Thematic Mapper)
(B1) AZUL
0.45 - 0.52 µm
30 m

16 dias

185 km
8 bits
(B2) VERDE
0.52 - 0.60 µm
(B3) VERMELHO
0.63 - 069 µm
(B4) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.76 - 0.90 µm
(B5) INFRAVERMELHO MÉDIO
1.55 - 1.75 µm
(B6) INFRAVERMELHO TERMAL
10.4 - 12.5 µm
120 m
(B7) INFRAVERMELHO MÉDIO
2.08 - 2.35 µm
30 m
s.d. = sem dados/informações
 
ETM - (Enhanced Thematic Mapper)
Satélite Landsat 6

O sensor ETM foi projetado para ser levado a bordo do Landsat 6, no entanto, não entrou em operação devido à falha ocorrida no lançamento do satélite. Em relação ao seu antecessor, o sensor TM, foi incluída uma nova banda pancromática (banda 8) com 15 metros de resolução espacial e mantidas as demais configurações técnicas.

 

 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Área Imageada Res.
Radiométrica
ETM (Enhanced Thematic Mapper)
(B1) AZUL
0.45 - 0.52 µm
30 m

16 dias

184 km
8 bits
(B2) VERDE
0.52 - 0.60 µm
(B3) VERMELHO
0.63 - 069 µm
(B4) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.76 - 0.90 µm
(B5) INFRAVERMELHO MÉDIO
1.55 - 1.75 µm
(B6) INFRAVERMELHO TERMAL
10.4 - 12.5 µm
120 m
(B7) INFRAVERMELHO MÉDIO
2.08 - 2.35 µm
30 m
(B8) PANCROMÁTICO
0.52 - 0.90 µm
15 m
s.d. = sem dados/informações
 
ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus)
Satélite Landsat 7

O sensor ETM+, a bordo do satélite Landsat 7, foi o sucessor operacional do instrumento TM e manteve configurações técnicas muito semelhantes a ele oferecendo a versatilidade e eficiência obtidas nas versões anteriores. Além disso, contribuiu para ampliar o uso dos produtos, pois conseguiu melhorar a acurácia do sistema, ampliou a resolução espacial da banda 6 (infravermelho termal) para 60 metros, além de tornar a banda pancromática operante e permitir a geração de composições coloridas com 15 metros de resolução. Em 31/05/2003 o sensor apresentou problemas de funcionamento e a partir dessa data as cenas do Landsat 7 foram enviadas em modo SLC-Off para serem utilizadas necessitam de correções prévias e análise de acurácia no posicionamento e calibração dos pixels. 

 

 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Área Imageada Res.
Radiométrica
ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus)
(B1) AZUL
0.45-0.515 µm
30 m

16 dias

183 km
8 bits
(B2) VERDE
0.525-0.605 µm
(B3) VERMELHO
0.63 - 069 µm
(B4) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.76 - 0.90 µm
(B5) INFRAVERMELHO MÉDIO
1.55 - 1.75 µm
(B6) INFRAVERMELHO TERMAL
10.4 - 12.5 µm
60 m
(B7) INFRAVERMELHO MÉDIO
2.09 - 2.35 µm
30 m
(B8) PANCROMÁTICO
0.52 - 0.90 µm
15 m
s.d. = sem dados/informações
 
OLI - (Operational Land Imager) 
Satélite Landsat 8

O sensor OLI possui bandas espectrais para coleta de dados na faixa do visível, infravermelho próximo e infravermelho de ondas curtas, além de uma banda pancromática. Avanços tecnológicos demostrados por outros sensores experimentais da NASA foram introduzidos no sensor OLI, que passou a ter quantização de 12 bits. A entrada em operação do sensor a bordo do Landsat 8, permite a continuidade dos trabalhos em sensoriamento remoto iniciados na década de 1970, com a missão Landsat. 

 

 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Área Imageada Res.
Radiométrica
OLI (Operational Land Imager)
(B1) COSTAL
0.433 - 0.453 µm
30 m

16 dias

185 km
12 bits
(B2) AZUL
0.450 - 0.515 µm
(B3) VERDE
0.525 - 0.600 µm
(B4) VERMELHO
0.630 - 0.680 µm
(B5) INFRAVERMELHO PRÓXIMO
0.845 - 0.885 µm
(B6) INFRAVERMELHO MÉDIO
1.560 - 1.660 µm
(B7) INFRAVERMELHO MÉDIO
2.100 - 2.300 µm
(B8) PANCROMÁTICO
0.500 - 0.680 µm
15 m
(B9) Cirrus
1.360 - 1.390 µm
30 m
s.d. = sem dados/informações
 
TIRS - (Thermal Infrared Sensor)
Satélite Landsat 8

O sensor TIRS possui bandas espectrais na faixa do infravermelho termal. Oferece continuidade a aquisição de dados captados pela banda 6 do TM e ETM+. Os dados do sensor TIRS possuem 100m de resolução espacial, com resolução radiométrica de 12 bits e corregistro com os dados oriundos do sensor OLI.

 

 
Sensor Bandas Espectrais Resolução Espectral Resolução Espacial Resolução Temporal Resolução Radiométrica Área Imageada
TIRS (Thermal Infrared Sensor)
(B10) LWIR - 1
10.30 - 11.30 µm
100 m
16 dias
12 bits
185 km
(B11) LWIR - 2
11.50 - 12.50 µm
s.d. = sem dados/informações
 

Principais Aplicações

 
  • Mapeamentos temáticos diversos, na área de recursos naturais, agricultura, silvicultura, pedologia, queimadas, proteção e conservação da natureza, monitoramento ambiental, poluição;
  • Hidrologia, mapeamentos de áreas alagadas, eutrofização;
  • Prospecção geológica, atualização de mapas e cartas, classificação de tipos de rochas, recursos minerais, mapas geomorfológicos;
  • Mapas de uso e cobertura das terras, atualização de mapas e dados cartográficos, mapas de aptidão agrícola das terras, identificação de áreas irrigadas, mudanças climáticas;
  • Planejamento urbano e regional, infraestrutura, indicadores sociais, etc.

 

 

Exemplos de aplicações na Embrapa Territorial

 
  • Imagens do satélite Landsat foram utilizadas para mapear o uso e a cobertura das terras do Estado do Maranhão. O mapeamento será integrado ao Zoneamento Ecológico-Econômico do Estado, coordenado pela Embrapa Monitoramento por Satélite. Para saber mais, consulte:
Embrapa e Governo do Maranhão dão início ao Macrozoneamento Ecológico-Econômico do Estado.
 
  • Imagens do Landsat foram utilizadas por mais de uma década em pesquisas e experimentos relacionados ao uso e cobertura das terras na Amazônia. Para saber mais, consulte:
LU, D.; BATISTELLA, M.; LI, G. ; MORAN, E.; HETRICK, S.; FREITAS, C. C.; DUTRA, L. V.; SANT ANNA, S. J. S. Land use/cover classification in the Brazilian Amazon using satellite images. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 47, p. 1185-1208, 2012.
 
  • Foram testados 24 índices de vegetação de três grupos (razão simples, diferença normalizada e complexos), gerados a partir de imagens do sensor TM/Landsat-5, adquiridas em 2008, para avaliar a correlação entre variáveis espectrais e o estoque de carbono da biomassa aérea de sistemas agroflorestais da região de Tomé-Açu, PA. Consulte o trabalho:
BOLFE, E. L.; BATISTELLA, M.; FERREIRA, M. C. Correlação de variáveis espectrais e estoque de carbono da biomassa aérea de sistemas agroflorestais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 47, p. 1261-1269, 2012.
 
 
  • Foram utilizados dados LiDAR e Landsat TM para analisar métodos de estimativa de biomassa florestal. Apresenta um estudo de caso que demonstra os métodos de estimativa de biomassa florestal e análise de incerteza. Os resultados indicam que os dados TM podem fornecer estimativas adequadas de biomassa para a sucessão secundária. Para saber mais, consulte:
LU, D.; CHEN, Q.; WANG, G.; MORAN, E. F.; BATISTELLA, M.; ZHANG, M.; LAURIN, G. V.; SAAH, D. Aboveground Forest Biomass Estimation with Landsat and LiDAR Data and Uncertainty Analysis of the Estimates. International Journal of Forestry Research, v. 2012, p. 1-16, 2012.
 
  • Levantamento dos valores de fitomassa de cana de açúcar a partir de dados de uso e cobertura das terras, obtido com imagens Landsat. Para saber mais, consulte:
RONQUIM, C. C. Dinâmica espaço temporal do carbono aprisionado na fitomassa dos agroecossistemas do Nordeste do Estado de São Paulo. Campinas: Embrapa Monitoramento por Satélite, 2007. 52 p.
 
  • O mapeamento do uso e cobertura das terras na região Nordeste do Estado de São Paulo foi realizado em duas datas (1988 e 2003) a partir de imagens da série Landsat e traz uma série de informações sobre a evolução tecnológica da agricultura paulista nessa região. Para saber mais sobre esta ação, consulte o trabalho:
Uso e Cobertura das Terras na Região Nordeste do Estado de São Paulo - A Região Nordeste do Estado de São Paulo concentra atividades inovadoras voltadas ao crescimento do agronegócio brasileiro.
 
  • A constituição de uma base de dados geográficos sobre a Região Oeste da Bahia, incluindo o mapeamento e o monitoramento do uso e cobertura das terras através de imagens do satélite Landsat contribuíram para avaliar a situação atual, a dinâmica em curso e o impacto de projetos de desenvolvimento regional existentes. Para saber mais sobre esta ação, consulte o trabalho:
Oeste da Bahia - Monitoramento multitemporal da atividade agropecuária no oeste do Estado da Bahia viabiliza um sistema de gestão estratégica para as ações do BNDES na agricultura da região.
 
  • Coordenado pela Embrapa Monitoramento por Satélite, o Projeto “Brasil Visto do Espaço” publicou de forma inédita mosaicos do satélite Landsat para análise de paisagens de todo o Brasil. Para saber mais sobre esta ação, consulte o trabalho:
Brasil Visto do Espaço
 

Exemplos de Imagens

 
Mosaico de imagens do satélite Landsat-7, da Região Metropolitana de São Paulo, obtidas em 2001.
Mosaico de imagens do satélite Landsat-7, da Região do Vale do Paraíba Paulista, obtidas em 2001.
Mosaico de imagens do satélite Landsat-7, da Região Metropolitana de Curitiba, obtidas em 1999.
Mosaico de imagens do satélite Landsat-5, do Rio Negro e do Rio Solimões, no Estado do Amazonas, obtidas em 1997.
 

Para consultar as fontes de pesquisa navegue nos links atualizados