Processamento de imagens ASTER na detecção de areas com microexsudações de hidrocarbonetos
Vagney Aparecido Augusto
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Au45p
[ASTER imagery processing and detection of hydrocarbon]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
42f. : il.
Orientadores: Carlos Roberto de Souza Filho, Raimundo de Almeida Filho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias
Resumo: Escapes gasosos de hidrocarbonetos (HCs) em superfície são processos já documentados em várias partes do mundo. Os reservatórios de petróleo não são completamente selados, permitem escapes de fluidos, principalmente gases, que migram e formam microexsudações em superfície. Este processo...
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Resumo: Escapes gasosos de hidrocarbonetos (HCs) em superfície são processos já documentados em várias partes do mundo. Os reservatórios de petróleo não são completamente selados, permitem escapes de fluidos, principalmente gases, que migram e formam microexsudações em superfície. Este processo ocorre principalmente como resultado de altas pressões diferenciais nos reservatórios. A migração ocorre de distintas formas, através de falhas, fraturas, planos de acamamentos e de rochas com alta porosidade. Os gases, quando próximos ou presentes na superfície, interagem com os solos produzindo um conjunto de alterações físico-químicas. Estas alterações provocam a dissolução e precipitação de minerais, mobilização e imobilização de elementos químicos, conseqüentemente gerando alterações fisiológicas indiretas na vegetação sobrejacente. Os principais fatores resultantes destes processos, e que influenciam o desenvolvimento da vegetação são: disponibilidade de oxigênio; concentração de CO2; disponibilidade de metais pesados e a diminuição da porosidade dos solos. Os efeitos observados nas plantas em solos ricos em HCs são: crescimento debilitado; mudança nas estruturas das folhas, acompanhada de uma variação na coloração; quedas de folhas; menor densidade de plantas; atrofia; em casos extremos, pode ocorrer a morte da vegetação no local. Diante deste contexto, foi feito um estudo através de imagens do sensor multiespectral ASTER/TERRA, de forma integrada com dados geoquímicos de solos, objetivando a caracterização das possíveis modificações da vegetação ao nível espectral. A área de estudo foi restrita a uma cultura de eucalipto na região de Remanso do Fogo, Município de Buritizeiro-MG, que é conhecida historicamente pela varias ocorrências de emanações gasosas naturais de HCs. Geologicamente, a área compreende sedimentos Fanerozóicos da denominada Bacia São Franciscana, incluindo
siltitos, folhelhos, calcários, dolomitos, arcósios, recobertos por sedimentos elúvio-coluvionares areno-argilosos e fluviais arenosos. O processamento digital dos dados ASTER consistiu basicamente de duas etapas: (i) caracterização espectral da vegetação nas áreas com anomalia geoquímicas de gás, em conjunto com pontos já conhecidos de ocorrências de exsudações gasosas; (ii) aplicação de técnicas de mapeamento espectral comumente utilizadas em imagens hirperespectrais, denominadas SAM ( Spectral Angle Mapper) e MTMF (Mixture Tuned Matched Filtering), objetivando separar áreas com ocorrências de exsudações de HCs, baseandose nos espectros característicos identificados. A análise espectral dos pixels nas áreas anômalas possibilitou a sua diferenciação de áreas não afetadas pelas microexsudações. A partir dos espectros de referencia identificados como anômalos, observou-se modificações marcantes na reflectância da vegetação nas bandas 2, 3, 4 e 6 do ASTER, demonstrativas da associação espacial entre anomalias geoquímicas e geobotânicas. Este estudo de caso revelou o potencial das técnicas de processamento digital aplicadas à imagens do sensor ASTER, como ferramenta para a detecção e caracterização de exsudações, as quais constituem importantes indícios para ocorrência de recursos de óleo e gás.
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siltitos, folhelhos, calcários, dolomitos, arcósios, recobertos por sedimentos elúvio-coluvionares areno-argilosos e fluviais arenosos. O processamento digital dos dados ASTER consistiu basicamente de duas etapas: (i) caracterização espectral da vegetação nas áreas com anomalia geoquímicas de gás, em conjunto com pontos já conhecidos de ocorrências de exsudações gasosas; (ii) aplicação de técnicas de mapeamento espectral comumente utilizadas em imagens hirperespectrais, denominadas SAM ( Spectral Angle Mapper) e MTMF (Mixture Tuned Matched Filtering), objetivando separar áreas com ocorrências de exsudações de HCs, baseandose nos espectros característicos identificados. A análise espectral dos pixels nas áreas anômalas possibilitou a sua diferenciação de áreas não afetadas pelas microexsudações. A partir dos espectros de referencia identificados como anômalos, observou-se modificações marcantes na reflectância da vegetação nas bandas 2, 3, 4 e 6 do ASTER, demonstrativas da associação espacial entre anomalias geoquímicas e geobotânicas. Este estudo de caso revelou o potencial das técnicas de processamento digital aplicadas à imagens do sensor ASTER, como ferramenta para a detecção e caracterização de exsudações, as quais constituem importantes indícios para ocorrência de recursos de óleo e gás.
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Abstract: Escapes of gaseous hydrocarbons (HCs) at surface (i.e., seepages) are processes recorded in
several parts of the world. The reservoirs of oil are not completely sealed, allow fluid escapes, mainly gases, which migrate and form seeps at surface. This process occurs mainly as a result of... Ver mais Abstract: Escapes of gaseous hydrocarbons (HCs) at surface (i.e., seepages) are processes recorded in
several parts of the world. The reservoirs of oil are not completely sealed, allow fluid escapes, mainly gases, which migrate and form seeps at surface. This process occurs mainly as a result of highly distinguishing pressures in the reservoirs. The migration occurs by different means, through faults, fractures, bedding plans and through rocks with high porosity. The gases, when close or at surface, interact with soils producing a set of chemical alterations. These alterations provoke the dissolution and precipitation of minerals, mobilization and immobilization of chemical elements, consequently generating indirect physiological alterations in the superjacent vegetation. The main resultant factors of these processes and that influence the development of the vegetation are: oxygen availability; CO2 concentration; availability of heavy metals and the reduction of the ground porosity. The effects observed in the plants in HCs-rich soils are: weak growth; change in leaf structure followed by a variation in their color; leaf fall; lesser density of plants, which are generally atrophied; and in extreme cases, the death of the vegetation may occur. In this context, this study comprises the integrated use of multispectral images of the ASTER/Terra sensor/satellite and HCs geochemical data, aiming the characterization of possible spectral modifications of vegetation affected by seepages that could be traced by remote sensing techniques. The study area is restricted to a culture of eucalyptus in the region of Remanso do Fogo, City of Buritizeiro-MG, that is known historically by various occurrences of natural gaseous emanations of HCs. Geologically, the area comprises Fanerozoic sediments of the Sao Francisco Basin, including siltstones, black-shale, limestones, dolomites, arkoses, which in turn are covered by areno-argillaceous colluviums and arenaceous fluvial sediments. ASTER data digital image processing involved basically two steps: (i) spectral characterization of the vegetation in geochemically anomalous areas and where occurrences of seepages are known; (ii) application of spectral mapping techniques usually applied to hyperspectral data, such as SAM (Spectral Angle Mapper) and MTMF (Mixture Tuned Matched Filtering), aiming to map sectors with occurrences of seepages, based on their distinctive spectral signature. The spectral analysis of pixels in the anomalous areas made possible the differentiation between areas affected and not affected by the seepages. Steaming from the identified anomalous reference spectra, important
modifications were observed in the reflectance of the vegetation in ASTER bands 2, 3, 4 and 6, which were demonstrative of the spatial association between geochemical and geobotanical anomalies in the area. This study case discloses the potential of ASTER data, modelled spectra and the applied image processing techniques, as tools for the detection and characterization of seepages, which constitute an important indication for occurrence of resources of oil and gas.
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several parts of the world. The reservoirs of oil are not completely sealed, allow fluid escapes, mainly gases, which migrate and form seeps at surface. This process occurs mainly as a result of... Ver mais Abstract: Escapes of gaseous hydrocarbons (HCs) at surface (i.e., seepages) are processes recorded in
several parts of the world. The reservoirs of oil are not completely sealed, allow fluid escapes, mainly gases, which migrate and form seeps at surface. This process occurs mainly as a result of highly distinguishing pressures in the reservoirs. The migration occurs by different means, through faults, fractures, bedding plans and through rocks with high porosity. The gases, when close or at surface, interact with soils producing a set of chemical alterations. These alterations provoke the dissolution and precipitation of minerals, mobilization and immobilization of chemical elements, consequently generating indirect physiological alterations in the superjacent vegetation. The main resultant factors of these processes and that influence the development of the vegetation are: oxygen availability; CO2 concentration; availability of heavy metals and the reduction of the ground porosity. The effects observed in the plants in HCs-rich soils are: weak growth; change in leaf structure followed by a variation in their color; leaf fall; lesser density of plants, which are generally atrophied; and in extreme cases, the death of the vegetation may occur. In this context, this study comprises the integrated use of multispectral images of the ASTER/Terra sensor/satellite and HCs geochemical data, aiming the characterization of possible spectral modifications of vegetation affected by seepages that could be traced by remote sensing techniques. The study area is restricted to a culture of eucalyptus in the region of Remanso do Fogo, City of Buritizeiro-MG, that is known historically by various occurrences of natural gaseous emanations of HCs. Geologically, the area comprises Fanerozoic sediments of the Sao Francisco Basin, including siltstones, black-shale, limestones, dolomites, arkoses, which in turn are covered by areno-argillaceous colluviums and arenaceous fluvial sediments. ASTER data digital image processing involved basically two steps: (i) spectral characterization of the vegetation in geochemically anomalous areas and where occurrences of seepages are known; (ii) application of spectral mapping techniques usually applied to hyperspectral data, such as SAM (Spectral Angle Mapper) and MTMF (Mixture Tuned Matched Filtering), aiming to map sectors with occurrences of seepages, based on their distinctive spectral signature. The spectral analysis of pixels in the anomalous areas made possible the differentiation between areas affected and not affected by the seepages. Steaming from the identified anomalous reference spectra, important
modifications were observed in the reflectance of the vegetation in ASTER bands 2, 3, 4 and 6, which were demonstrative of the spatial association between geochemical and geobotanical anomalies in the area. This study case discloses the potential of ASTER data, modelled spectra and the applied image processing techniques, as tools for the detection and characterization of seepages, which constitute an important indication for occurrence of resources of oil and gas.
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Processamento de imagens ASTER na detecção de areas com microexsudações de hidrocarbonetos
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