SENSORES. Marcelo Miranda Salas Ph.D. Grupo GAET-ECO Departamento de Ecosistemas y Medio Ambiente UC

Transcripción

1 SENSORES Marcelo Miranda Salas Ph.D. Grupo GAET-ECO Departamento de Ecosistemas y Medio Ambiente UC

2 TELEDETECCIÓN: INTRODUCCIÓN Marco de estudio nace por: necesidad de buscar una nueva forma de visualizar los paisajes terrestres necesidad de una visión más global de fenómenos (inundaciones, incendios, etc) disponibilidad de nuevos medios para adquirir datos como la aviación y la fotografía Remote sensing = Teledetección Cualquir medio de observación remota, principalmente aplicado a la fotografía aérea y sensores portados en satélites

3 TELEDETECCIÓN: INTRODUCCIÓN Remote sensing = Teledetección técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales (Chuvieco, 1995) sistemas satelitales para capturar información sobre la superficie y atmósfera de la tierra (NCGIA) implica interacción entre el sensor y la superficie observada (ej: bosques y cultivos) la interacción es realizada por: Reflexión por radiación solar (sensores pasivos) Reflexión por haz energético (sensor activo)

4 TELEDETECCIÓN: COMPONENTES Componentes básicos de un sistema de teledetección Son cinco los componentes básicos: Fuente de energía (sol u otra) Cubierta terrestre (vegetación, suelos, agua) Sistema sensor (activo o pasivo) Analistas de imágenes (digital o análogo) Usuario final Energía capturada por un satélite es almacenada y emitida hacia una estación de rastreo la que la transforma a imágenes digitales

5 COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN PASIVO Sistema sensor Fuente de energía Cubierta terrestre Base Datos Tratamiento Digital (curso) Sistema de recepción Tratamiento visual Usuario final

6 COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN ACTIVO Sistema sensor Fuente de energía Cubierta terrestre Base Datos Tratamiento Digital (curso) Sistema de recepción Tratamiento visual Usuario final

7 TELEDETECCIÓN: DISIPLINAS ASOCIADAS Convergen diferentes ciencias tales como: optica (tipo de lentes y sensores) física (espectro electromagnético) ingenieria eléctrica, mecánica e informática (transmisión de señales, plataforma del sensor, software y hardware de proceso) ingeniería forestal, agronomía, geografía, geología, etc (aplicaciones en forestería, agricultura, urbanismo, defensa, geología... que hacer con tantas imágenes!!!).

8 COMPONENTES DE UN SATÉLITE CUBIERTA TÉRMICA BATERÍA ESTRUCTURA RASTREADOR DE ESTRELLAS ARREGLO SOLAR MOTOR DE REACCIÓN RECEPTOR/ TRANSMISIÓN i/o PROCESADOR ANTENAS DE ALTA GANANCIA SENSOR CÁMARA DIGITAL ANTENA OMINI DIRECCIONAL COMPUTADOR DE NAVEGACIÓN COMANDOS Y DATOS FUENTES DE PODER PUNTOS DE CONTROL MISIÓN A BORDO COMUNICACIÓN CONTROL TÉRMICO

9 TELEDETECCIÓN: HISTORIA 1859 Gaxpar Felix de Turnachon primera fotografía aérea desde un globo cautivo 1909 Wilbur Wright primera fotografía aérea desde un avión (unión de la fotografía y la aviación) 1914 primera guerra mundial...énfasis en adquisición y procesado de fotografías 1936 segunda guerra mundial, mejora óptica de cámaras y emulsionados de las películas 1947 ENIAC: Electronic Numerical Integrator And Computer 1957 satélite de la serie SPUNTNIK (compañero!) de la ex Unión Sovietica:

10

11 TELEDETECCIÓN: HISTORIA 1960 primer satélite de la serie TIROS de observación meteorológica y experimentos fotográficos desde naves tripuladas NASA (apollo 6 a apollo 9) 1972 primer satélite LANDSAT el más exitoso hasta hoy satélite oceanográfico SEASAT de la NASA 1986 satélite SPOT de Francia 1988 IRS-1 INDIA, RADARSAT Canada

12 Sputnik 1 Landsat Spot ERS

13 TELEDETECCIÓN: HISTORIA 1998 LiDAR (Light Detection and Ranging 1999 IKONOS: Plataforma Terra y Aqua (MODIS, ASTER) Imágenes hiperespectrales (aeroportadas) 2000 en adelante: Quickbird: Alos: RapidEyes: ttp:// WordView: GeoEyes:

14 Plataforma terra Mapa de rastreo terrestre Ikonos Quickbird

15 TELEDETECCIÓN: HISTORIA LATINOAMERICA 1. Brasil CBERS 1 a (INPE) 2. Argentina SAC-A, SAC-B y SAC-C (CONAE) 3. Chile FASAT SSOT FASAT bravo CBERS SAC-C

16 PROYECTO SSOT

17 SISTEMA SATELITAL DE OBSERVACIÓN TERRESTRE SSOT MARCO: Necesidad de buscar una nueva forma de visualizar el territorio. Necesidad de una visión más global de fenómenos naturales (inundaciones, incendios, sequías, entre otros). Necesidad de tomar decisiones sobre la naturaleza a múltiples escalas espaciales y temporales. Disponibilidad de nuevos medios para adquirir datos como satélites de alta resolución.

18 PROYECTO SSOT Sistema de teledetección pasivo. Corresponde a un equipamiento mayor que incluye un alto costo y múltiples usuarios beneficiarios. Posee tecnología avanzada de uso no restringido (comercial). La operación esta a cargo de las FACH. Se espera que su uso provoque un alto impacto social.

19 SISTEMA DE TELEDETECCIÓN PASIVO Sistema sensor Fuente de energía Cubierta terrestre istema de recepción Base Datos Tratamiento Digital Usuario final

20 PROYECTO SSOT Generalidades: Construcción ASTRIUM (EDAS). Costo MUS$ 72. Incluye: Satélite. Estación terrestre. Sistema de procesamiento de imágenes.

21 Características técnicas: Características Técnicas Unidad Altura de Órbita 620 Km Período 99.5 min Revisita exacta Revisita 30 giro Satelital Revisita 10 giro Satelital 37 días 5 días 21 días Masa 130 Kg Potencia 160 W Resolución Espacial PAN: 1.45 metros Resolución Espacial MS: 5.8 metros Resolución Espectral nm Tamaño de Escena 10,15 10,15 Km Memoria a Bordo 79 Gbits Minutos Anuales 4000 Imágenes Diarias 120 Imágenes Anuales Pancromático+4 Banda Multiespectrales 1+4=5 Bandas

22 Características técnicas: Misión Altitud 620 Km. Tipo de adquisición de Imagen Barrido Bandas Espectrales 1 Canal Pancromático(PAN) + 1Multi-espectral (XS) 4 Canales de bandas espectrales (B1,B2,B3,B4) Nadir y 620 Km. PAN = 1.45 m y XS = 5.80 m Swath@ Nadir y 620Km Km.. Registro Después del procesamiento en tierra Bandas espectrales y radiación referencial PAN B1 B2 B3 B4 Mínima Longitud de Onda ( m) Máxima Longitud de Onda ( m) L ref.radiación referencial (W/m 2 /str/ m) L 4 Máxima Radiación (W/m 2 /str/ m)

23 SISTEMA SATELITAL DE OBSERVACIÓN TERRESTRE SSOT APORTE DEL PROYECTO (rentabilidad social). Sector agrícola, forestal, acuícola, medio ambiental, minero y urbano. Prevención y mitigación de desastres naturales y catástrofes nacionales. Gestión territorial y fiscalización de los procesos productivos relacionados con RRNN. Educación, investigación e innovación tecnológica.

24 SSOT: GESTIÓN DE LA OPERACIÓN ALGUNAS PREGUNTAS FUNDAMENTALES Que productos estará disponibles? Con que resolución espacial y temporal? Como será el acceso a las imágenes? Cuál será el costo de las imágenes? A partir de cuando y con que priorización se adquirirán? Cuáles son las aplicaciones en las que puedo trabajar estas imágenes?

25 TELEDETECCIÓN: IMÁGENES Datos satelitales se encuentran en variadas resoluciones espaciales y espectrales (depende de objetivos y escalas de los estudios) Interpretación de una imagen es función de objetivos específicos: clasificar el uso actual del suelo identificar concentraciones de minerales monitoreo de cambios de la vegetación productividad

26 Algunos aspectos a considerar en una imagen Resolución : 1. Espectral 2. Espacial 3. Temporal 4. Radiométrica

27 Resolución espectral: Visión humana NOAA, MODIS, SAC-C, LANDSAT, SPOT, MODIS, ASTER, IKONOS, QUICKBIRD RADARSAT, LIDAR

28 Resolución espacial: NOAA (1.1 x 1.1 km) Landsat 30 x 30 m Foto digital 0.25 x 0.25 m

29 Dimensión espacial y temporal La escala Representa la ventana de percepción, filtro o herramienta de medida sobre la cual el paisaje es visto o persivido (Levin,1992) Dimensión espacial => estructura espacial Dimensión temporal => crecimiento o cambio Escala espacial Estructura Azimut (0, 45 ) Élévation Crecimiento H Mg Ca Étendue Grain

30 Relación entre escala espacial y la resolución de una imagen

31 Tomado de Franklin y Wulder 2002

32 Resolución temporal: Índice de vegetación de diferencias normalizadas (NDVI) en el Tiempo

33 Resolución radiométrica El número de niveles de intensidad de radiación que es capas de capturar el sensor. Comúnmente va de 8 a 14 bits. 8 bits = 2 8 = 256 niveles de grises. 14 bits = 2 14 = niveles de grises.

34 FIN DE LA CLASE DE HOY!