Concepto de Resolución. 3. Plataformas y sensores. Resolución espacial. Efecto de la. resolución espacial. Tendencias en

Transcripción

1 Plataformas y sensores Concepto de Resolución Concepto de resolución. Tipos de sensores. Plataformas. Misiones en teledetección espacial. Espacial Temporal Espectral Reflectance Wavelength Radiométrica Angular Resolución espacial Objeto más pequeño que puede distinguirse. En sensores óptico-electrónicos: IFOV: campo de visión instantáneo. Píxel: mínima unidad de información. Depende de: altura orbital, longitud focal y número de detectores. Efecto de la resolución espacial Jensen, 24 Resolución espacial e identificación de cubiertas Meteorológicos de órbita geoestacionaria ( 5 km 2 ) Tamaño del píxel (m) Tendencias en resolución espacial Meteorológicos de órbita polar ( 1 km 2 ) Recursos Naturales ( 1Ha) Alta resolución civil ( 1 m 2 ) Recursos Naturales (.1 Ha)

2 Resolución espectral Número de bandas. Anchura de las bandas. A mayor resolución espectral mejor reconocimiento de los rasgos de absorción específicos de cada cubierta. Efecto de la resolución espectral sobre la discriminación de cubiertas Reflectividad (%) Reflectividad (%) 2 (a),4,5,6,7 µm (b),4,5,6,7 µm 2 Vegetación sana Vegetación enferma Efecto de la resolución espectral sobre la discriminación de cubiertas Espectro de caolinita para diferentes resoluciones espectrales Kruse et al Resolución temporal Frecuencia de cobertura del sensor. Depende de: características orbitales de la plataforma (altura, velocidad, inclinación) y del ángulo total de abertura (tamaño de la imagen). Resolución temporal efectiva (condiciones atmosféricas). Resolución temporal Resolución radiométrica (Huracán Andrew, 1992). Cortesía ESA Capacidad para detectar variaciones en la radiancia espectral. En sensores óptico-electrónicos: rango posible de valores que almacena el sensor número de bits-. Especial interés en tratamiento digital (ojo humano: 64 niveles de gris).

3 Resolución radiométrica Efecto de la resolución radiométrica 7-bit ( (--127) 11 bits: bits: bit ( (--255) AREA 1: Areas brillantes 9-bit ( (--511) 1-bit ( (--123) AREA 2: Areas oscuras (Cortesía Indra-Espacio) Resolución angular Resolución angular Capacidad para observar la misma zona desde distintos ángulos. Máximo interés para modelar los efectos de reflectividad bidireccional y para estimar variables atmosféricas (espesor atmosférico). Escaso desarrollo: ATSR-2 (1995), POLDER (1997), MISR (1999). (terra.nasa.gov) Resoluciones espaciales disponibles Área abarcada Tamaño del píxel (m²) Superficie km Quickbird P (archivo) Ikonos P (<6meses) Ikonos P (>6meses) Quickbird XS (archivo) Spot-5 HRV-P (2.5m) Ikonos XS (<6meses) Ikonos XS (>6meses) IRS-P IRS-P Spot-5 HRV-P (5m) Spot-4 HRV-P (<2) Spot-4 HRV-P (>2) Spot-5 HRV-XS Spot-4 HRV-P (>2) Spot-4 HRV-XS (<2) IRS-LISS IRS-LISS Landsat-5 (< 1 años) Landsat-5 (recientes) Landsat-7 (Q flotante) Landsat-7 ETM Landsat-5 MSS IRS-WIFS Terra-Modis 1 Quickbird P (archivo) Quickbird XS (archivo) Ikonos P (<6meses) Ikonos XS (<6meses) IRS-P Spot-4 HRV-P Spot-4 HRV-P Spot-5 HRV-P Spot-5 HRV-P Spot-5 HRV-XS IRS-P IRS-LISS Landsat-7 (Q flotante) IRS-LISS Landsat-7 ETM Landsat-5 Landsat-5 MSS IRS-WIFS Terra-Modis

4 Costes por superficie Relaciones coste-resolución 1. Sensores de media-alta resolución Quickbird P (archivo) Coste /km IRS-WIFS Landsat-5 MSS Landsat-5 (< 1 años) Landsat-7 ETM Landsat-5 (recientes) Landsat-7 (Q flotante) IRS-LISS Spot-4 HRV-P (<2) Spot-4 HRV-XS (<2) IRS-LISS IRS-P Spot-4 HRV-P (>2) Spot-4 HRV-P (>2) Spot-5 HRV-P (5m) Spot-5 HRV-XS Spot-5 HRV-P (2.5m) IRS-P Ikonos P (>6meses) Ikonos XS (>6meses) Ikonos P (<6meses) Ikonos XS (<6meses) Quickbird P (archivo) Quickbird XS (archivo) Coste ( /Km2) Spot-5 HRV-P (5m) Landsat-5 (recientes).1.1 IRS-WIFS Resolución (m²) Tipos de sensores Según tecnología de grabación: Fotográficos. Óptico-electrónicos: Barrido. Exploración continua. Antena Según tipo de energía detectada: Pasivos. Activos. Sensores Fotográficos Plataforma: aéreos o espaciales. Película: pancromática, color natural, infrarrojo b/n, infrarrojo color. Objetivos: monobanda, multibanda. Ángulo: vertical, oblícua. Cámaras espaciales Ejemplo de par esteroscópico de la cámara (RMK-2/23) Cámaras a bordo el Space Shuttle (Short y Robinson, 1997) Cámara Multibanda MKF-6 (cortesía R.Núñez) Cortesía R. Núñez

5 Sensores óptico-electrónicos Explorador por empuje La radiancia se convierte a una señal eléctrica, que se transforma a un valor numérico. Amplían el rango del espectro detectado. Conversión de datos a radiancias. Coberturas sistemáticas y de grandes espacios. Formato digital. Óptica Dirección de la trayectoria Explorador por empuje Equipos radar Óptica Radar de imágenes: Apertura real (RAR: SLAR) Apertura sintetica (SAR) Altímetro. Dispersómetro. Dirección de la trayectoria Lídar (bidimensional) Topografía urbana Manheim (adaptado de

6 Plataformas de teledetección Terrestres. Aéreas. Espaciales: Geo-estacionarios (36. km). Órbitas bajas (2-1 km): Polar: heliosíncronos. Ecuatorial. Plataformas terrestres: Radiometría de campo Interés: Proponer modelos en condiciones controladas de adquisición. Calibrar imágenes. Tipos de sensores: Opticos: Radiómetros de filtros. Espectro-radiómetros. Activos: Radar terrestre Lidar Radiómetros de filtros Pocas bandas: ajustados a las de los sensores más comunes. Baratos y fáciles de calibrar. Espectro-radiómetros Muy costosos. Permiten obtener espectros contínuos. Buena relación señal-ruido. Satélites de teledetección Elementos de una órbita Elementos de la órbita. Area abarcada. Frecuencia de adquisición. Sensores disponibles. Los elementos de una órbita son altitud (apogeo y periogeo), inclinación (ángulo del plano orbital con el Ecuador) y periodo (duración de una órbita). (NASDA, 1999)

7 Orbitas más comunes Geoestacionaria Polar Misiones espaciales actuales USA: Landsat, GOES, Space shuttle, Terra, Aqua, Ikonos, Quickbird. ESA: ERS-1 y 2, Envisat, Meteosat, MSG. Francia: Spot-4 y 5. India: IRS-6, Insat. Canadá: Radarsat-1 y 2. Rusia: Spin-2, Resurs, Meteor. Japón: ALOS, GMS, Aqua. Brasil - China: CBERS, Fen Yung. Corea, Malasia, Taiwan, Israel, Indonesia, Argentina... Satélites de teledetección más comunes (1/2) Satélites de teledetección más comunes (2/2) Satélites de recursos naturales: Landsat (1-7) RBV, MSS, TM, ETM SPOT (1-5) HRV, HRVIR Vegetation IRS (C, D, P6) Liss, Wifs, Awifs. Meteorológicos: Meteosat-Goes NOAA-AVHRR DMSP Seawifs Space shuttle Cámaras, SIR Satélites de alta resolución: Ikonos Quickbird Spin-2 Plataformas de teledetección: Terra / Aqua ENVISAT Equipos rádar: ERS-1 y 2; Envisat Radarsat Almaz JERS - Fuyo Programa Landsat Lanzamientos: 1972, 1975, 1978, (fallido en 1993) y Orbita heliosíncrona: Altura: 917 km (1-3); 75 km (4-5-7). Ciclo: 18 días (1-3); 16 días (4-5-7). Sensores a bordo de los satélites Landsat MSS 1 RBV TM 2 ETM+ 3 4,5-,6µm 1 4,475-,575µm 1,45-,52µm 1,45-,52µm 5,6-,7µm 2 4,58-,68µm 2,52-,6µm 2,52-,6µm 6,7-,8µm 3 4,69-,83µm 3,63-,69µm 3,63-,69µm 7,8-1,1µm 1 5,55-,75µm 4,76-,9µm 4,76-,9µm 8 5 1,4-12,6µm 5 1,55-1,75µm 5 1,55-1,75µm 6 1,4-12,5µm 6 1,4-12,5µm 7 2,8-2,35µm 7 2,8-2,35µm 8,52-,9µm Resolución espacial m 1-3 8m 1-5, 7 3m 1-5, 7 3m 6 12m / 6m m 1 4m 6 12m 8 15m

8 Imagen de Alcalá (Landsat-7 ETM+) Programa SPOT Iniciativa franco-belga-sueca. Lanzamientos: 1986, 199, 1993, 1998, 22. Novedades técnicas: Permite cambiar el ángulo de observación. Incorpora sensor de exploración CCD. Sensores: HRV (mejorado en 1998 con SWIR). Vegetation (SPOT-4 y 5). Modificaciones del ángulo de observación en el SPOT Observación vertical Mejora en la resolución temporal Observación estereoscópica Sensores disponibles en el satélite SPOT HRV 1 HRVIR 2 Vegetation 2 1,5-,59 1,5-,59 1,43-,47 2,61-,68 2,61-,68 2,61-,68 3,79-,89 3,79-,89 3,78-,89 P,51-,73 4 1,58-1,75 4 1,58-1,75 P,51-,73 Resolución espacial 1-3 2m 1-3 2m 1-4 1m P 1m P 1 / 5m (1) Solo en los SPOT-1 a 3 (2) Solo en el SPOT-4 Portion of of the the First Global 1-day Synthesis Image Produced Using the the SPOT Vegetation Sensor May May 11-2, Indian Remote Sensing Satellite, IRS-1C y 1D IRS-1C lanzado en Comenzó a funcionar en Diciembre de IRS-1D lanzado en Comenzó a funcionar en Octubre de IRS-P6 (Resourcesat) lanzado en 23. Órbita heliosíncrona, 97 km, 1,3 a.m., 24 días. Courtesy of Courtesy SPOT of Image, SPOT Inc. Image, Inc. Jensen, Jensen, 2 2

9 Bandas disponibles Bandas disponibles (IRS 6-P) LISS-I 1 LISS-III 2 WiFS 2 1,45-,52 1,52-,59 1,62-,68 2,52-,59 2,62-,68 2,77-,86 3,62-,68 3,77-,86 4,77-,86 4 1,55-1,7 P 2,5-,75 Resolución espacial ,5m m m / 32,25m P 5,8m LISS IV 2,52-,59 3,62-,68 4,77-,86 Resolución espacial AWiFS,52-,59,62-,68,77-,86 1,55-1, ,8 m (6) m Imágenes IRS-1C (Arica, Chile) Imágenes WIFS de las inundaciones de centro-europa (agosto 22) 31 Julio 21 Agosto Ikonos Lanzamiento en Septiembre del 99 Disponibilidad comercial de imágenes desde Enero del 2. Tamaño: 1.8 x 1.6 m., peso: 817 kg. Memoria a bordo: 64 Gb. Orbita: 681 km, heliosíncrona; 14 órbitas al día a 7 km/seg. Vida útil prevista 7 años P Resolución 1-4 P,45-,53,52-,61,64-,72,74-,88,45-,9 4 m 1 m Imagen Awifs

10 Tipos de producto Pancromático Madrid, Multi-espectral Barcelona, 2 Quickbird Imágenes Quickbird Lanzamiento en Octubre de 21 Disponibilidad comercial de imágenes desde febrero del 22 Capacidad de orientación de la cámara (± 3º) Resolución: 61 cm P y 2.5 m XS. Productos estándar: 7 cm y 3 m P Resolución 1-4 P,45-,52,52-,6,63-,69,76-,9,44-,9 2,5 m,6 m Cortesía Satélites geo-estacionarios Orbitan a 36. km. Cubren todo el disco visible: Meteosat, Goes, GMS, Insat. Alta resolución temporal: 3 minutos. Baja resolución espacial: 2.5 a 5 km. Visible, IRT, Vapor de agua. MSG: Segunda Generación. Imagen completas del Meteosat y GOES

11 Meteosat Tamaño: 2.1 m de diámetro y 3.195m de largo. Orbita a 1rpm sobre su eje principal. Se espera una vida útil de 5 años. Mejoras en Meteosat Meteosat Second Generation: VIS Km MIR/WVA Km TI Km Resolución: 3 km para el VNIR y 1 km para los visibles Serie NOAA Iniciada en Abril de 196 (TIROS-1). Última generación (TIROS-NOAA) operativa desde 1978 h Órbita polar y heliosíncrona. Altitud: km Satélite 3 h Normalmente operan dos satélites con órbitas complementarias 7:3 Satélites operativos en la actualidad: h h 12 Nort h NOAA-12 e NOAA-14 NOAA Sensores: AVHRR, TOVS, SBUV/2, ERBE Satélite 19:3 h 15 El sensor AVHRR Se instaló por primera vez en el NOAA-6 (1979). Actualmente en el NOAA-15 y 16. Radiómetro de barrido multiespectral: IFOV: 1,39 a 1,51 µrad = 1,1 x 1,1 Km en el nadir Ángulo de barrido ± 55,4 (decrece la resolución espacial hasta 2,4 x 6,5 Km en los extremos) Formatos: HRPT, LAC, GAC, GVI, APT. Bandas AVHRR Bandas AVHRR Características de los canales del AVHRR/3 AVHRR/1 1 AVHRR/2 2 AVHRR/3 3 Diurna Nocturna 1,58-,68 1,58-,68 1,58-,68,58-,68 2,72-1,1 2,72-1,1 2,72-1,1,72-1,1 3 3,55-3,93 3 3,55-3,93 3 1,58-1,64 3,55-3,93 4 1,3-11,3 4 1,3-11,3 4 1,3-11,3 1,3-11,3 5 11,5-12,5 5 11,5-12,5 11,5-12,5 Resolución espacial: todos 1,1x1,1km (en el nadir) Canal 1 2 3A 3B 4 5 Resolución en Nadir 1.9 km 1.9 km 1.9 km 1.9 km 1.9 km 1.9 km Longitud de onda (um) Uso Nubes diurnas y cartografía de la superficie Suelo y cuerpos de agua Detección de hielo y nieve Nubes nocturnas, temperatura superficie del mar Nubes nocturnas, temperatura superficie del mar Temperatura superficie del mar

12 Terra (EOS AM-1) Modis Lanzado en Octubre de 1999 / Aqua 22 (EOS-PM) Órbita polar, heliosíncrona, a 75 km de altura. Cruce ecuatorial a las 1:3 a.m. Sensores: Clouds and the Earth s Radiant Energy System (CERES) Multi-Angle Imaging Spectroradiometer (MISR) Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). Measurements of Pollution In The Troposphere (MOPITT). 36 canales, resolución variable: 25m (V,IRC) 5m (SWIR) 1m (IRM, IRT) Libre distribución. Datos calibrados. Indice global de vegetación con Modis Modis Islas Canarias (25m) ASTER 4 bandas (V, R, IRC, IRC) de 15 m, la última estereoscópica. 6 bandas en el SWIR (3 m). 5 bandas en el térmico (9 m). Objetivos: propiedades de las nubes, estudios de vegetación y suelos, temperatura terrestre y topografía. No toma datos constantemente. Imagen de Algeciras adquirida por el ASTER el 5 de julio de 2. Cortesía NASA (

13 MISR: Multiangular Observación multiangular (MISR) Particulas y aerosoles atmosféricos. Cantidad, tipo y altura de las nubes. Estructura del dosel vegetal. MISR: Islas Canarias 29 Febrero 2 Se observa una tormenta de arena. Los colores son los mismos en las tres imágenes a) 7.5º adelante; b) nadir; c) 7.5º atrás terra.nasa.gov terra.nasa.gov Envisat AATSR. ASAR. MERIS. GOMOS. MIPAS. AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer) Resolución espacial: 1 km Resolución espectral: VIS - NIR:.555,.659,.865 µm, SWIR: 1.6 µm, MWIR: 3.7 µm, TIR: 1.85, 12 µm. Aplicaciones: océano y costa (temperatura superficie del mar), atmósfera (química atmosférica gases-, nubes), tierra (vegetación) ATSR-2 World Fire Atlas (ESA 1998) Imagen Envisat ASAR de las manchas del Prestige

14 Longitud de Onda (nm) Longitud de Onda (nm) Longitud de Onda (nm) Meris (MEdium Resolution Imaging Instrument) Observación integrada ASAR- MERIS Campo de visión 68.5º Resolución: 3m 15 bandas espectrales programables entre 39 nm y 14 nm. Anchura 2 nm. Cobertura global, cada 3 días. Aplicaciones: Océanos y Costa (Color del Océano/Biología), Tierra (Vegetación), Atmósfera (Nubes,Precipitación). Hyperion Primer satélite del programa Nuevo Milenio de la NASA (EO-1). Lanzado el 21 de Noviembre de 2. Pretende continuar con la misión Landsat. Está acoplado (a 1 min. de desfase del Landsat-7). Sensores: ALI, AC e Hyperion. Incluye datos multiespectrales e hiperespectrales. 75 Km sunsynchronous (98 inclination) orbit El primer sensor hiperespectral desde satélite. 22 bandas que cubren de µm con 3 m de resolución. Cada escena cubre 7.5 X 1 Km. Imagen Hyperion de área quemada Satélites con radar Parra, 26 Radiancia (W/m2/um/sr) Reflectividad (%) Reflectividad (%) Radiancia Perfil No Suavizado Perfil Suavizado Radiancia Perfil No Suavizado Perfil Suavizado Seasat (Banda L). SIR-C (Banda L, C y X. Angulo variable) ERS Envisat (Banda C. 23º). Almaz (Banda S. De 3 a 6º). Radarsat (Banda C. De 2 a 5º). JERS-Fuyo (Banda L. 35º).