CONCEPTOS DE TELEDETECCION

Transcripción

1 CONCEPTOS DE TELEDETECCION

2 FUNDAMENTOS DE TELEDETECCION La teledetección es una técnica que permite obtener información a distancia de objetos ubicados sobre la superficie terrestre. La observación es remota si existe algún tipo de interacción entre el objeto y el sensor (Chuvieco, Emilio) Existen tres principales elementos en un tipo de sistema de teledetección: 1.- El Sensor 2.- Objeto Observado 3.- Energía reflejada

3 La reflexión es el elemento mas importante en la Teledetección, ya que corresponde A la luz solar, principal fuente de energía del Planeta. El sol ilumina la superficie Terrestre, la cual es reflejada de acuerdo al tipo de superficie, y luego es recibida Por el sensor del satélite, información que luego transmitida a la estación Receptora terrestre. Fuente de energía Sistema Sensor Atmosfera Estación de Recepción terrestre Tierra Usuario Final

4 La atmósfera está compuesta por distintos gases en diferentes concentraciones. En su mayoría está compuesta por nitrógeno (78%), pero este nitrógeno es neutro, es decir, nosotros lo respiramos pero no lo metabolizamos ni utilizamos para nada. Lo que sí utilizamos para vivir es el oxígeno que se encuentra en un 21%. Todos los seres vivos del planeta, exceptuando los organismos anaeróbicos, necesitan oxígeno para vivir. Por último, la atmósfera tiene una concentración muy baja (1%) de otros gases como el vapor de agua, el argón y el dióxido de carbono. La presión atmosférica, el aire pesa, y por lo tanto, hay más cantidad de aire enlas capas bajas de la atmósfera debido a que el aire de arriba empuja al de abajo y es más denso en superficie. Es por ello, que el 75% de la masa total de la atmósfera se encuentra entre la superficie terrestre y los 11 primeros kilómetros en altitud. Conforme vamos creciendo en altitud la atmósfera se va haciendo menos densa y más fina, sin embargo, no hay líneas que van marcando las diferentes capas de la atmósfera, sino que más o menos la composición y las condiciones van cambiando. La línea de Karman, a unos 100 km de altura, es considerada el final de la atmósfera terrestre y el inicio del espacio exterior. (

5 La atmósfera se divide en cinco capas. La atmósfera de la Tierra es más densa cerca de la superficie y su densidad disminuye con la altura, hasta que eventualmente se difumina en el espacio. 1) La tropósfera es la primera capa sobre la superficie, y contiene la mitad de la atmósfera de la Tierra. Los estados del tiempo se suceden en esta capa. 2) Muchos aviones de propulsión vuelan por la estratósfera porque es muy estable. La capa de ozono también está allí, absorbiendo rayos solares malignos. 3) Los meteoritos o fragmentos de roca se queman en la mesósfera. 4) La termósfera es la capa con las auroras. Las naves espaciales también orbitan allí. 5) La atmósfera se mezcla con el espacio en la extremadamente poco densa exósfera. Este es el límite superior de nuestra atmósfera.

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7 La troposfera es la capa más baja de la atmósfera de la Tierra. La troposfera comienza a nivel del suelo y sube a una altura de 7 a 20 kilómetros sobre el nivel del mar. La mayor parte de la masa (cerca de 75-80%) de la atmósfera está en la troposfera. Casi todos los estados del tiempo ocurren en esta capa. El aire es más caliente en la parte inferior de la troposfera cerca del nivel del suelo. Más arriba, el aire se enfría. La presión y la densidad del aire también son menores en elevadas altitudes. La capa sobre la troposfera se llama la estratosfera. Casi todo el vapor de agua y partículas de polvo de la atmósfera se encuentran en la troposfera. Es esto por lo que la mayoría de las nubes también se encuentran en esta capa más baja. La parte inferior de la troposfera, justo sobre la superficie de la tierra, se llama la "capa límite".

8 La ionósfera o ionosfera es una capa superior de la atmósfera, ubicada entre los 80 y 500 km de altura, donde tienen lugar procesos de ionización, de allí su nombre. La palabra ionósfera se compone de dos términos de origen griego: ἰών (ion), que se refiere al átomo y su propiedad de transportar carga eléctrica, y σφαῖρα (sfaira), que significa esfera. La característica principal de la ionósfera es que, como consecuencia de la radiación solar, se encuentra en permanente ionización. La ionización es el proceso mediante el cual los átomos se rompen formando iones, lo cual provoca variaciones extremas en la temperatura de sus gases, que puede ir desde los -70 C hasta los C. Por ello, también se la conoce como termósfera

9 Sistema Pasivo Atmósfera SENSOR REMOTO

10 Sistema Activo SENSOR REMOTO Atmosfera

11 Los satélites y Resoluciones Landsat: El sistema Landsat, de origen norteamericano, es el sistema más conocido, productivo y el primero usado exclusivamente para la observación de los recursos terrestres. Este programa en su origen fue denominado ERTS ( Earth Resource Technology Satellite), es operado actualmente por el EROS Data Center del USA Geological Service. El primer satélite del sistema fuepuestoenórbitael23dejuliodel año 1972 y desde esa época han sido 7 los satélites de la serie. Están operacionales Landsat 5 y el último Landsat 7 fue lanzado en Abril de 1999, del cual se reciben imágenes con algunas dificultades en la actualidad debido a la rotura de uno de sus sensores. Los satélites Landsat han usado y usan distintos tipos de sensores multiespectrales de barrido óptico electrónico. El primero es el Multi-Spectral Scanner (MSS) de 80 metros de resolución, que adquiere imágenes en las bandas azul, verde, rojo e infrarrojo cercano. El segundo sensor es Thematic Mapper, de 30 (28,5 metros efectivos) metros de resolución, que recoge datos en siete bandas: azul, verde, rojo, infrarrojo cercano, dos infrarrojos medios y un infrarrojo térmico. A partir de Landsat 7, se posibilitó recibir una banda pancromática de una resolución de 15 metros. Los satélites Landsat operan en una órbita cuasi polar a una altura media de 918 Km. El satélite realiza un recorrido de una vuelta a la Tierra cada 103 minutos completando 14 órbitas por día con un desplazamiento orbital de unos 37 Km. De esta forma cubre la misma zona del planeta cada 16 días. Las imágenes Landsat cubren una superficie de aproximadamente 180 por 180 kilometros. Landsat 8. Este sistema está compuesto de dos grandes segmentos: El observatorio; el cual consta de una plataforma con capacidad de carga de dos de sensores de observación terrestre, el primero de ellos denominado Operational Land Imager (OLI) y el sensor térmico infrarrojo Thermal Infrared Sensor (TIRS). OLI y TIRS recogerán los datos de forma conjunta para proporcionar imágenes coincidentes de la superficie terrestre, incluyendo las regiones costeras, hielo polar, las islas y las zonas continentales Las bandas espectrales del sensor OLI, aunque similares a el sensor Landsat 7 ETM +, proporcionan una mejora de los instrumentos de las misiones Landsat anteriores, debido a la incorporación de dos nuevas bandas espectrales: un canal profundo en el azul visible (banda 1), diseñado específicamente para los recursos hídricos e investigación en zonas costeras, y un nuevo canal infrarrojo (banda 9) para la detección de nubes cirrus. Adicionalmente una nueva banda de control de calidad se incluye con cada producto de datos generado. Esto proporciona información más detallada sobre la presencia de características tales como las nubes, agua y nieve ( L8.R1.pdf)

12 SPOT: El sistema SPOT (Systeme pour L Observation de la Terre) es de origen francés en colaboración con Suecia y Bélgica y opera desde Una característica particular de este satélite es su capacidad de visada lateral que permite mayor continuidad de observación temporal y la visión estereoscópica por medio de la asociación de imágenes de dos tomas en órbitas distintas. El satélite opera en órbita cuasi polar a 832 Km sobre la tierra. Los satélites SPOT llevan dos sensores de tipo pushbroom denominados High Resolution Visible (HRV), que operan en modo pancromático y multiespectral. En modo pancromático la resolución espacial es de 10 metros y en modo multiespectral es de 20 metros. A partir del 2002 el sistema SPOT ha incorporado el denominado sistema SPOT 4, con resoluciones de 10 y 2,4 metros respectivamente. En la actualidad se encuentra en órbita el Spot-5 con resolución espacial (pancromática) variable entre 2.5 mts. y 5 mts, así como una resolución en modo multiespectral con píxel de 10 mts, Las imágenes SPOT cubren una superficie de aproximadamente 60 por 60 kilómetros NOAA: Estos satélites, de principal uso en monitoreo meteorológico, estudios oceanográficos, y /o estudios de carácter regional son de origen norteamericano y son operados por U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). La resolución espacial del sensor que utiliza es de 1,1 Km y se usan principalmente para estudios de áreas extensas, tienen una alta resolución temporal y un amplio cubrimiento espacial. Estos satélites son de órbita casi polar, se desarrollan a una altura de 805 km.

13 Ikonos y Quick Bird: El satélite Ikonos es de origen americano y fue lanzado por primera vez en el año Son el primer emprendimiento de origen privado (Space Imaging Corporation) para la captura y distribución de imágenes de alta resolución. El QuickBird en el año 2001, también es un emprendimiento privado de la empresa Digital Globe, empresa de origen americano que lanzó el satélite. Ambos compiten hoy por el mercado de imágenes de alta resolución. Resoluciones: Se denomina resolución de un sistema sensor a la capacidad de registrar, discriminando información en detalle. La resolución de un sensor depende del efecto combinado de todas sus partes. El concepto de resolución implica al menos cuatro manifestaciones: Resolución Espacial: está dada por el tamaño del monoelemento de imagen o píxel (que designa la proyección del detector individual sobre la superficie terrestre). Tiene un papel protagónico en la interpretación de la imagen ya que marca el nivel de detalle que ofrece. El objeto más pequeño que pueda detectarse dependerá no sólo del tamaño del píxel sino de su reflectividad. Resolución Espectral: indica el número y ancho de las bandas que puede discriminar el sensor. Resolución Radiométrica: se refiere a la sensibilidad del sensor, a su capacidad para detectar variaciones en la radiancia espectral que recibe. Resolución Temporal: es la frecuencia de cobertura del sensor, en otras palabras, la periodicidad con la que éste adquiere imágenes de la misma porción de superficie.

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15 LATINOAMERICA 1. Brasil CBERS 1 a a 2007 (INPE) 2. Argentina SAC A, SAC B, SAC C y SAC D (CONAE) 3. Chile FASAT alfa, FASAT bravo 4. Chile FASAT Charlie Dic 2011 SAC-C FASAT bravo CBERS SAC-D FASAT Charlie CIREN 2014: Pedro muñoz Aguayo

16 ONDAS

17 Característica de la Fuente: ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Frecuencia ( ) (Megaherz) Rayos Gamma Rayos X (intensos) Rayos X (débiles) Ultravioleta Microondas Infrarrojo Lejano EHF - UHF - HF ( Termal) TV Radio 0,01 0, ,1 Amgstroms Micrómetros Centímetros mts. Longitud de onda ( ) Luz visible Azul Verde Rojo 0,4 0,5 0,6 0,7 Regiones del espectro electromagnético Visible µm Azul µm Verde µm Rojo µm Infrarrojo cercano µm medio µm lejano µm Microondas cm

18 Curva Característica Espectral Lo que mide el sensor es el componente de la energía reflejada por el Objeto. Si la comparamos con la energía Incidente (lo que llega) con lo que sale del Objeto, tenemos la reflectancia. Teóricamente, cada objeto tiene una firma espectral única. Reflectancia % Longitud de onda (um) Bosque de Pino Pasto Suelos Rojos Agua con Sedimentos

19 CURVAS DE REFLECTIVIDAD

20 Curvas de Reflectividad de la Vegetación, en Diferentes Estados Sanitarios Vegetación saludable Vegetación poco saludable Vegetación seca

21 Espectroradiometro de campo Un espectrorradiómetro es un instrumento que mide la radiación de luz entrante, así como la reflectancia y la transmitancia en un rango espectral, es decir, permite medir la intensidad cuantitativa o absoluta en diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético. Los espectroradiómetros están diseñados con la facilidad de uso y portabilidad en mente para poder utilizarlos en campo. Entre las aplicaciones de un espectrorradiómetro tenemos la generación de firmas espectrales que caracterizan a un tipo de cobertura y de esta manera estructurar una biblioteca espectral, así como también permite tomar puntos de control para validar información de sensoramiento retomo

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23 Bandas Espectrales Landsat 7 Landsat 8 Banda Band 1 Blue Band 2 Green Ancho (micrones) Resolución (metro) Banda Ancho (micrones) Resolución (metro) Band Coastal Band 2 Blue Band 3 Green Band 3 Red Band 4 Red Band 4 NIR Band 5 NIR Band 5 SWIR1 Band 7 SWIR Band 6 SWIR Band 7 SWIR Band 8 PAN Band 8 PAN Band 9 Cirrus Band 6 TIR /60 Band 10 TIRS 1 Band 11 TIRS

24 CIREN Pedro Muñoz Aguayo 2014 Resolución: Tamaño del Píxel

25 Combinación de Bandas Imagen de Color Natural Banda Azul = Filtro Azul Banda Verde = Filtro Verde Banda Rojo = Filtro Rojo Imagen Infrarrojo - Falso Color Convencional Banda Verde = Filtro Azul Banda Rojo = Filtro Verde Banda Infrarrojo Cercano (NIR)= Filtro Rojo

26 Combinación de Bandas Landsat 8 Landsat 7 Color natural Falso Color (urbano) Color Infrarrojo (vegetación) Agricultura Penetración Atmosférica Vegetación Saludable Tierra/agua Natural con remoción atmosférica Infrarrojo de onda corta Análisis de vegetación

27 Puerto Natales

28 Imagen a analizar

29 Imagen Landsat 8 Bandas Color natural

30 Imagen Landsat 8 Bandas Falso Color infrarrojo

31 Imagen Landsat 8 Bandas Falso Color (urbano)

32 Imagen Landsat 8 Bandas Análisis Vegetación

33 Bandas 4 3 2

34 Bandas 5 4 3

35 Banda 6 5 2

36 FIN PRESENTACIÓN