Radar

INTRODUCCIÓN A LA
TELEDETECCIÓN CUANTITATIVA
teledeteccion de radar
Haydee Karszenbaum – Veronica Barrazza
haydeek@iafe.uba.ar
vbarraza@iafe.uba.ar
Teledetección cuantitativa
1
Formación de la imagen
Características
Sistemas
Teledetección cuantitativa
La teledetección de radar así como la de los sistemas ópticos tienen como
objetivo producir imágenes de la superficie terrestre.
Una imagen de radar es un registro de la interacción de la em y los objetos de
la superficie. Su apariencia depende de variables tales como:
•Características geométricas de los elementos del terreno, rugosidad de la
superficie y contenido de humedad.
•Características del radar, geometría sensor-blanco y dirección de
transmisión
Hay diferencias significativas con la teledetección óptica en: 1) el modo en que
se forma la imagen, 2) lo que la imagen representa. Para interpretar las
imágenes de radar es necesario:
•comprender la configuración del radar
•las características de la radiación em en las longitudes de onda del radar
•la manera en la que esta energía interactúa con los objetos del terreno
•la manera en que esta interacción está representada (“ se ve” ) en la
imagen.
La teledetección de radar
utiliza un sensor a bordo de una
plataforma, que viaja a lo largo
de una trayectoria,
transmitiendo pulsos hacia la
superficie terrestre
Parte de la energía
transmitida se refleja en la
superficie y vuelve al sensor
donde se recibe como una
señal. Estos datos se
almacenan en un dispositivo.
 Este conjunto de señales
requiere de un “procesador”
(software) para obtener una
imagen.
Radar - Radio Detection and
Ranging
• Realiza tres operaciones principales:
 transmite pulsos en las longitudes de onda de las microondas
hacia un blanco en la superficie de la tierra
 recibe sólo una parte de la señal transmitida (señal
retrodispersada) (aquélla que vuelve en la dirección del sensor)
después de haber interactuado con el blanco
 mide la intensidad (detection) y el tiempo de retardo (ranging)
de la señal que retorna al sistema satelital.
 El radar envía pulsos en una dirección perpendicular a la dirección
de vuelo. Esta dirección se llama rango. La dirección de vuelo se
llama azimuth.
Formación de la imagen
El sistema satelital se mueve con una velocidad V que depende de la
velocidad del sistema, de la geometría y de la rotación de la tierra. El
pulso se mueve a la velocidad c. Las escalas de tiempo de estos dos
movimientos difieren en varios órdenes de magnitud y se los puede
considerar independientes uno de otro. Los ecos se ordenan uno al lado
del otro de forma de generar una representación en dos dimensiones de
la señal recibida, en rango (tiempo rápido) y en azimut o tiempo lento.
Se utilizan técnicas sofisticadas
de procesamiento de señales para
enfocar la señal y obtener así
obtener una resolución adecuada.
El radar es un sistema
coherente, mide amplitud y fase.
Esta característica genera
distintas aplicaciones y
tecnologías.
Resolución: radar de apertura sintética (SAR)
Para superar la limitación del tamaño de la
antena, se utiliza el movimiento de avance
de la plataforma y un procesamiento
especial de los ecos recibidos para
SIMULAR una antena muy larga y así
AUMENTAR la resolución en azimuth.
Cuando un blanco (A) entra en el haz del radar , los ecos retrodispersados de
cada pulso transmitido se van almacenando.
A medida que la plataforma continua su movimiento, todos los ecos de ese
blanco se van almacenando mientras el blanco permanezca iluminado por el
radar.
El punto en que el blanco deja de estar iluminado (un tiempo después),
determina la longitud de la antena simulada o sintetizada (B).
Esto es el principio del Radar de Apertura Sintética.
Teledetección cuantitativa
Imágenes
una imagen de radar presenta
tonos de gris que son
proporcionales a la cantidad
de energía reflejada por el
blanco (en la dirección del
sensor, es decir,
retrodispersada).
Aquellos blancos que producen
una gran cantidad de energía
retrodispersada aparecen en
tonos de gris claros, los
blancos que producen poca
energia retrodispersada, se
ven en tonos oscuros y los
intermedios en gris.
Formación de la imagen- resolución espacial
• El ancho del haz de la señal de radar es inversamente proporcional al
tamaño de la antena. Esto quiere decir que para obtener una imagen de alta
resolución la que está vinculada con una haz de ancho pequeño, hace falta
una gran antena.
• Un radar en el cual el ancho del haz esta determinado por el ancho de la
antena se denomina un Radar de Apertura Real (RAR).
• Para obtener la resolución que se requiere para un radar generador de
imagen es necesaria una antena del orden del km.
• Para superar este problema, se desarrolló una técnica llamada de
Apertura sintética (SAR), por la cual se sintetiza una gran antena a partir
de una antena normal.
Características de los sistemas satelitales en microondas
•
•
•
•
•
•
•
•
Resolución espacial
Resolución temporal
Hora de pasada
Frecuencias y polarizaciones
Posiciones de los haces (ángulos de incidencia)
Modos de haces
Resolución radiométrica (speckle, multilooking)
otros
Teledetección cuantitativa
Resolución espacial
 Como se trata de un sistema activo la resolución del sensor tiene
dos dimensiones: rango y azimut
 Rango definido por la dirección de transmisión
 Azimut definida por la dirección del movimiento del satélite
La combinación de la dos direcciones define el área iluminada
por el radar.
Teledetección cuantitativa
Resolución espacial: concepto de pixel
• Se trata de una partición arbitraria o cómoda de los datos. No
tiene que ver con la unidad de resolución. Pixeles vecinos pueden
estar correlacionados ya que pertenecen a la misma celda de
resolución.
• ERS 12.5 m
• Resolución en azimut y rango horizontal aprox 25 m
Teledetección cuantitativa
Misiones satelitales de radar
2008
Cosmo/SKYMED banda X
(lanzamiento, 2007)
Teledetección cuantitativa
2005
2014
Propagación de las ondas electromagnéticas en el vacío: polarización lineal
Se utilizan dos planos de polarización base (antenna base):
En una onda de
polarización horizontal;
el campo eléctrico se
encuentra en la posición
horizontal
H
V
En una onda de polarización
vertical; el campo eléctrico se
encuentra en la posición vertical
Lo importante es que según las características del
blanco, el resultado de la interacción entre blanco
y onda, puede ser marcadamente diferente según
se trate de una onda incidente de polarización
horizontal o vertical
Teledetección cuantitativa
RADARSAT - Haces operacionales
RADARSAT puede obtener datos
en una variedad de modos de
haces.
Cada modo de haz se define por:
Área cubierta
Nivel de detalle o resolución
Los modos de haces (beam modes) van desde el
modo Fine que cubre un área de 50 km2 con una
resolución nominal de 10 m hasta el modo ScanSAR
wide que cubre un área de 500 km2 con una
resolución nominal de 100 m.
El modo Standard cubre un área de 100km2 con una
resolución nominal de 30m.
Teledetección cuantitativa
RADARSAT
Posiciones de los haces
En cada modo de haz, existen una
cantidad de posiciones posibles para el haz.
Cada posición del haz se define por un
ángulo de incidencia de rango cercano y uno
de rango lejano. Se trata del ángulo que
forma el haz con la perpendicular a una
superficie plana.
Las posiciones de los haces van desde ángulos de incidencia empinados
(steep) a rasantes (shallow).
El modo Fine tienen cinco posiciones para los haces que van de
37-40 grados a 45-48 grados.
El modo Standard tienen siete posiciones que van desde 20-27
grados a 45-49 grados.
Teledetección cuantitativa
RADARSAT (resumen)
Una de las principales ventajas de RADARSAT
es la de contar con distintos modos de
operación, los que le permiten obtener imágenes
con diferentes resoluciones y distintos ángulos
de incidencia.
4. ScanSAR angosto: resolución nominal
50m, con un área nominal cubierta de
300km x300km y 2 ángulos de incidencia,
5. ScanSAR ancho: resolución nominal
100m, con un área nominal cubierta de
500km x 500km y 1 ángulo de incidencia,
6. Extendido alta: resolución nominal
25m, con área nominal cubierta de 75km
x 75km y 1 ángulo de incidencia, y
7. Extendido baja: resolución nominal
35m, con un área nominal cubierta de
170km x 170km y 1 ángulo de incidencia.
Dichos modos son:
1. Alta resolución (modo fino): resolución
nominal 10m, con un área nominal cubierta de 50
km x 50 km y 5 ángulos de incidencia,
2. Estándar: resolución nominal 30m, con un
área nominal cubierta de 100km x 100km y 7
ángulos de incidencia,
3. Ancho: resolución nominal 30m, con áreas
nominales cubiertas de 165km x 165km, 150km
x 150km, 130km x 130km y 3 ángulos de
incidencia,
baja
extendido incidencia
alta
incidencia
ancha
20
º
25
0
km
Teledetección cuantitativa
50
0
km
49
º
estándar
fina
ScanSAR
Teledetección cuantitativa
Efecto del ángulo de
incidencia
Radarsat - S6 (42º)
Radarsat - S1 (23º)
ENVISAT-ASAR (3)
El ASAR está diseñado para trabajar en distintos modos siendo los principales:
• Imagen
• Franja Ancha
• Polarización Alternada
direcció
n de
• Onda
vuelo
• Monitoreo global.
En el modo Imagen se pueden obtener datos
sobre una franja angosta (100km dentro de
otra de 485km) con resolución de 30m de
ancho mientras que en el modo Franja Ancha
puede monitorear una franja de 405km con
una resolución de 150m.
El modo de Polarización Alternada le permite
obtener imágenes en VV/HH, HH/HV y
VV/HH de un mismo lugar, con una resolución
de 30m pero con una resolución radiométrica
reducida.
485
km
405
km
modo ondas
VV o HH,
polarización 10 m de resolución
alternada
5x5 km hasta 10x5
VV/HH o HH/HV,
km
modo imagen 30 m de resolución
franja ancha
VV
o
HH,
VV o HH,
100 km de franja de
monitoreo global150 m de resolución 30 m de resolución
barrido
VV o HH, 405 km de franja de 100 km de franja de
barrido
barrido
100 m de resolución
405 km de franja de
barrido
En el modo Onda, el ASAR detecta cambios en la radiación retrodispersada por la superficie del mar
debido a las ondas superficiales . En este modo se toman imágenes de 5km x 5km cada 100km. En el
modo Monitoreo Global se obtienen imágenes de 405km de ancho con una resolución de 1km.
Teledetección cuantitativa
Teledetección cuantitativa
Alos/PALSAR
Satélite japonés
Opera en banda L
Tiene modos de polarización simple, dual y polarimétrico
Centro de distribución para Latianoamérica: Alaska SAR Facility
Teledetección cuantitativa
Cosmo/SKYMED
Satélite Italiano
Opera en banda X
Tiene modos de polarización simple, dual y polarimétrico
Centro de distribución : CONAE
Teledetección cuantitativa
Futuras Misiones de CONAE: SAOCOM
CONAE está desarrollando un nuevo satélite de observación de
la Tierra SAOCOM basado en la tecnología de radar.
Características principales:
• Trabajará en banda L
• Tendrá modos de polarización simple, dual y completo
(polarimétrico).
a)
• Dispondrá de distintos modos de iluminación y distintas
resouciones.
Formará parte del Sistema Italo Argentino de Satélites para
la Gestión de Emergencias, llamado SIASGE.
b)
Teledetección cuantitativa
La figura a muestra una expresión
artística de la misión SAOCOM 1-A
y la b una representación del
SIASGE.
Polarización
Teledetección cuantitativa
Polarización en sistemas de radar
Se indica la polarización tansmitida y recibida por un par de símbolos, un sistema
de radar que utiliza H y V puede tener los siguientes canales:
HH - transmisión horizontal, recepción horizontal, (HH) (copol)
VV - transmisión vertical, recepción vertical, (VV) (copol)
HV - transmisión horizontall, recepción vertical, (HV), y (crosspol)
VH - transmisión vertical, recepción horizontal, (VH). (crosspol)
Un sistema de radar puede tener varios niveles de complejidad en las
características de polarización:
Polarización simple - HH or VV or HV or VH (uno de cuatro)
Polarización dual - HH y HV, VV y VH, o HH y VV (dos de tres)
Cuatro polarizaciones - HH, VV, HV, y VH
Un radar de polarización cuádruple (polarimérico) utiliza estas cuatro
polarizaciones y mide la diferencia de fase entre los canales así como las
intensidades.
Teledetección cuantitativa
Propagación de las ondas electromagnéticas en el vacío: polarización
Vegetación herbácea
cultivos
Bosque
agua
Envisat
ASAR HV
Envisat
ASAR HH
ERS-2 VV
2 sistemas satelitales, tres
polarizaciones
ASAR con polarización dual
ERS-SAR polarización
simple
Teledetección cuantitativa
Wetlands: environmental effects on radar polarimetric response (1)
S1 multitemporal VV
Oct-Nov-Mar
Teledetección cuantitativa
Wetlands: environmental effects on radar polarimetric response (2)
S1 Multitemporal HH
Oct-Nov-Mar
Teledetección cuantitativa
Wetlands: environmental effects on radar polarimmetric response (3)
S2 Multitemporal HV
Teledetección cuantitativa
Preguntas
Qué frecuencias hay operando actualmente en las longitudes de onda del radar?
Existe algún sistema multifrecuencia?
En qué difieren los datos de los sistemas RADARSAT 1 de Envisat/ASAR,
Alos/Palsar y Cosmo/Skymed, Radarsat II
Qué características tienen en común los satélites actuales y cómo se comparan con
el futuro SAOCOM
Enumere elementos o propiedades o condiciones del terreno que serían posibles de
obtener con sistemas de observación en microondas y no en el óptico
Características de la señal de radar
Una onda em se propaga según una dirección
llamada de propagación. Los componentes
eléctricos y magnéticos (vectores) oscilan uno
perpendicular a la dirección del otro y a la
dirección de propagación. El vector campo
eléctrico transporta la energía de la onda. La
onda de la figura está polarizada en la
dirección y (dirección del campo eléctrico) y la
radiación se define como de polarización
plana. La radiación emitida natural (sol) en
general es NO polarizada puesto que consiste
de numerosos paquetes cuyas direcciones de
polarización están distribuidas de forma
aleatoria. La radiación de sistemas activos
(radares) tiene una determinada polarización
(plana).
Propiedades de las ondas - sistemas coherentes
Ondas coherentes: dos o más ondas se dicen coherentes si vibran con la misma frecuencia,
tienen la misma longitud de onda y oscilan en el mismo plano (tienen la misma polarización).
Planos de polarizaci ón
horizontal
vertical
La interferencia se produce cuando dos o más rayos de luz
coherente se reúnen habiendo acumulado una diferencia de
fase relativa.
Diferencia de fase relativa
Paramétros controlados por el sensor
Polarización
POLARIZACIÓN
VERTICAL
POLARIZACIÓN
HORIZONTAL
Es la orientación del campo eléctrico de la señal electromagnética
incidente con respecto a la superficie de referencia. La mayoría de los
sensores de radar emiten y reciben ondas linealmente polarizadas, ya
sea vertical (VV) u horizontalmente (HH).
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Sistemas satelitales actuales y futuros
En general, los sistemas ópticos se caracterizan por la zona del
espectro em óptico en las que miden (longitudes de onda), la
cantidad de bandas y su ancho. La transmitancia de la atmósfera es
uno de los principales factores que influyen en la selección de las
bandas. También lo es, el objetivo de las mediciones (agua, tierra).
Los sistemas de radar se caracterizan por su frecuencia,
polarización y ángulo de incidencia. Los sistemas actuales son de
una única frecuencia, de polarización simple y/o dual y de varios
ángulos de incidencia. Los sistemas futuros presentan una única
frecuencia, son de polarización completa y múltiples ángulos de
incidencia.
Misiones SAR
2004
2004
2005
Qué magnitud física mide el radar
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
La
relación
fundamental
entre
las
características del radar, el blanco y la señal
recibida está dada por la ecuación del radar.
La potencia (Pr) que recibe la antena (y que es
la magnitud directamente medida por el
sensor) está relacionada con el coeficiente de
retrodispersión (magnitud física que contiene
las propiedades del blanco).
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Sistemas de radar: magnitud física (9)
Magnitud física que mide el radar: coeficiente de retrodispersión
(backscattering)
Pr 4  R

Pt Gt G r 2
3
Pt G t G r  2
Pr 
4 3 R 4


0



i
A
(unidades de área)
Teledetección cuantitativa
4
sección eficaz del radar por
unidad de área (Coeficiente de
backscattering) (SIN
UNIDADES)

0
(sin unidades)
Ecuación del radar
PR  PT 
G A
4  R 
2 2
PR = potencia recibida
PT = potencia transmitida
G = ganancia de la antena
R = distancia entre el radar y en blanco
A = área efectiva de recepción de la apertura
de la antena
 = sección eficaz del radar

0



i
A
= suma de las secciones eficaces
individuales
A = área del blanco
= sección eficaz del radar por unidad de
área (Coeficiente de backscattering)
Sistemas de radar: magnitud física y representaciones (13)
Magnitud física y sus
representaciones
Medición directa:
Intensidad de la radiación
retrodispersada
Potencia
Potencia  o
Amplitud  Ao


o
10-8- 1.5
Teledetección cuantitativa
o
10-4- 1.2
o
Decibeles  dB
10 log  o
-80dB - 1.7dB
Ruido Speckle
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Speckle
E=
Iafe_grupo de teledetección
i
N
i
Ae =  Ake
k=1
SPECKLE
Se modela como ruido multiplicativo
Se filtra con filtros adaptivos
Iafe_grupo de teledetección
Concepto de multilooking: calidad de la imagen
Como forma de cuantizar el ruido
speckle se define el escalar ENL
mediante la ecuación:
 Media 
ENL  

 SD 
2
Donde la media y la desviación estándar se deben tomar sobre
una zona homogénea como las que se indican en la imagen.
Resolución radiométrica vs. ENL
2
1.5
resolución radiométrica
Este indicador es de
suma importancia puesto
que está vinculado con la
resolución radiométrica
mediante una curva
simple y conocida.
2.5
1
0.5
0
-0.5
3
15
27
39
51
-1
-1.5
-2
-2.5
ENL
Teledetección cuantitativa
63
75
87
99
Parámetros y procesos que influyen en las características de la
imagen SAR
Teledetección cuantitativa
Ventajas del radar
La em en las longitudes de onda del radar atraviesan las nubes
Se pueden adquirir datos de día y de noche.
Es sensible a las características geométricas de los elementos
del terreno, a la rugosidad de la superficie y al contenido de
humedad.
La penetración parcial de suelo y vegetación permite obtener
información sobre la superficie debajo de la vegetación y aún
penetrar algunos cm el suelo.
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Factores que determinan la respuesta del radar
Parámetros propios del radar:
dirección de observación (ángulo de incidencia de los pulsos emitidos)
modo de observación (ascendente/descendente)
frecuencia y longitud de onda
polarización
Parámetros propios del paisaje:
inhomogeneidades y rugosidad
pendientes, alturas características, formas geométricas y orientaciones de las
estructuras
contenido de humedad y propiedades dieléctricas
Parámetros ambientales, climáticos y antrópicos:
temperatura, lluvia y viento
rocío y niebla
altura del nivel del agua (en zonas costeras)
incendios y formas de manejo del suelo
Teledetección cuantitativa
Parámetros de la superficie terrestre que inciden en la señal del radar
 Propiedades
(1)
dieléctricas
Cuando una onda EM incide sobre un blanco, se inducen campos dentro del mismo. Estos
campos inducidos son importantes porque serán los responsables de generar la onda
retrodispersada. Los campos inducidos dentro de un cuerpo se calculan a partir de los
campos incidentes como:


D  E


BH
donde E y H son los campos eléctrico y magnético que habría si no estuviese el cuerpo y
hubiese vacío y D y B son los campos eléctrico y magnético dentro del cuerpo. Las
constantes que relacionan los campos en el vacío con los campos en el medio son:
 constante dieléctrica
 permeabilidad magnetica
La inmensa mayoría de los blancos utilizados en teledetección son no magnéticos, por lo
que suele tomarse =1.
Teledetección cuantitativa
Parámetros de la superficie terrestre que inciden en la señal del radar
 Propiedades
dieléctricas
(2)
Sin embargo, muchos blancos de la teledetección tiene propiedades dieléctricas bien
distintas a las del vacío. Esto significa que para blancos con idénticas propiedades
geométricas pero con distintas propiedades eléctricas, los campos inducidos son
distintos.
Si son distintos los campos inducidos, será también distinta la señal retrodispersada.
Por lo tanto, el valor de la constante dieléctrica  influye directamente en la señal
retrodispersada por el blanco. La constante dielectrica es una magnitud compleja y se
puede escribir como
   ' i  ' '
 Cada sustancia homogénea tiene su constante dieléctrica asociada, la
cual depende de la temperatura del blanco y de la frecuencia de la onda EM
incidente.
Teledetección cuantitativa
Humedad del suelo
•
La constante dieléctrica del agua es
aprox. 80.
•
La constante diléctrica de
elementos del terreno secos (suelo
seco) es mucho menor, en general
menor a 5.
•
Agregar agua (=80) a algo seco (<5)
aumenta significativamente la
constante dieléctrica de la mezcla.
•
Cuanto mayor la diferencia entre
vacío y suelo, mayor la reflexión en
superficie.
•
Valores altos de la constante
diléctrica (más humedad) mayor la
respuesta del radar.
Teledetección cuantitativa
Melfort, Saskatchewan, Canada, ERS1: Lluvia en la mitad de abajo de la
imagen.
Parámetros de la superficie terrestre que inciden en la señal del radar
Las formas geométricas de un objeto pueden
alterar la cantidad de dispersión que se produce.
Por ejemplo, cultivos y bosques tienen:
(3)
diferentes alturas y densidades, pueden
contener frutos y flores y
pueden tener distintas orientaciones en sus
hojas y ramas.
Todos estos parámetros afectan la señal
dispersada. Existe un mecanismo de interacción
señal-blanco específico, el cual produce la
respuesta observada.
La rugosidad de la superficie tiene un efecto
importante en la respuesta del radar.
El contenido de humedad de la superficie
expresada mediante la constante diléctrica
modifica significativamente la respuesta del radar.
Teledetección cuantitativa
Parámetros de la superficie terrestre que inciden en la señal del radar
(4)
Rugosidad de la superficie vista por el radar
 Si la superficie es lisa (partículas
de tamaño menor que la longitud
de onda), la reflexión especular
es importante.
No hay retorno.
 Si la superficie es rugosa,
Hay retorno y varía la intensidad
del retorno según el nivel de
rugosidad.
Teledetección cuantitativa
Superficie rugosa
Superficie lisa
r1
r1
La rugosidad de la superficie gobierna el patron de dispersion
r2 > r1 medio 2 mas humedo que el medio 1
Medio mas humedo
r2
r2
La constante dielectrica (contenido de humedad)
domina la intensidad de la respuesta
Teledetección cuantitativa
Shaun Quegan
Combinación de parámetros del sensor y de la superficie (1)
Teledetección cuantitativa
Combinación de parámetros del sensor y de la superficie (2)
La frecuencia de la señal y el ángulo de incidencia determinan
cómo una superficie es “vista” por el radar, esto es si lisa o
rugosa. Las irregularidades de una superficie pueden aparecer
brillantes en banda C y oscuras en banda L.
Teledetección cuantitativa
Pregunta
Para decir que un suelo va a ser rugoso
para el radar, qué tengo que tener en
cuenta?
Teledetección cuantitativa
Combinación de parámetros del sensor y de la superficie (4)
Teledetección cuantitativa
Combinación de parámetros del sensor y de la superficie (5)
Teledetección cuantitativa
Teledetección cuantitativa
Parámetros controlados por el sensor: frecuencia (2)
Interacciones primarias de
las distintas bandas de
microondas con el dosel del
bosque
Teledetección cuantitativa
Teledetección cuantitativa
Thuy Le Toan
Mecanismos de interacción: dispersión en volumen
La dispersión en volumen es el
resultado de muchas interacciones
entre la señal de radar y un medio
homogéneo.
La señal retrodispersada depende de:
• la densidad del medio
• la geometría de los elementos
dispersores
• las propiedades dieléctricas de los
elementos
Ejemplos de dispersión en volumen:
vegetación densa y nieve seca.
Teledetección cuantitativa
Mecanismos de interacción
Teledetección cuantitativa
Mecanismos de interacción: doble rebote
Un reflector en esquina producido
por dos superficies perpendiculares
crea una fuerte señal
retrodispersada denominada “doble
rebote”. Se observa un tono muy
brillante en la imagen de radar.
Ejemplos de elementos que generan
doble rebote incluye áreas urbanas,
tronco de árboles sobre superficies
inundadas y barcos en el agua.
Teledetección cuantitativa
5. Mecanismos de interacción
Dispersión de doble
rebote tronco-agua
Dispersión de doble
rebote tronco-suelo
Condición
normal
Condición de
inundación
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Mecanismos de interacción: resumen
Reflexión difusa
Suelo seco
Reflexión especular
Suelo húmedo
Reflexión efecto esquina
Suelo inundado
Dispersión
en volumen
Teledetección cuantitativa
Mecanismos de interacción
Podemos tener situaciones complejas y
considerar diferentes capas en la
interacción:
- Dispersión difusa del suelo (1).
- Dispersión simple de componentes de
vegetación (2 y 3).
- dispersión de doble rebote entre
vegetación y suelo (4).
En el caso de un bosque podemos tener:
- doble rebote entre troncos y suelo, esto
puede dar lugar a una respuesta intensa
(muy brillante) si el suelo está cubierto de
agua (5).
- retrodispersión directa de la copa (6).
Coeficiente de retrodispersión según
componentes
°tot = °d + °s + °t,s + °d,s
Teledetección cuantitativa
- dispersión múltiple de la copa (7) .
- dispersión difusa del suelo (8).
- efecto de sombra de algunas partes de la
copa etc. (9).
Parámetros controlados por el sensor: polarización
 la forma en que la señal de radar interactúa con el blanco depende de las
características del blanco, de las de la señal y de la geometría señalblanco. Esto da como tesultado una interacción compleja, durante la cual la
señal pasa por diferentes procesos de reflexión, los cuales pueden afectar la
polarización de la señal.
 las reflexiones simples no van a afectar la polarización de la señal, si se
transmite en H, se recibirá en H.
Interacciones más complejas (múltiples) pueden depolarizar la señal, se
transmite en H, pero se recibe en V.
Un blanco puede aparecer diferente en una imagen de radar según si
depolariza la señal y según se trate de polarización horizontal o vertical.
Teledetección cuantitativa
Efecto ambiental y polarización (1)
S1 multitemporal VV
Oct-Nov-Mar
Teledetección cuantitativa
Efecto ambiental y polarización (2)
S1 Multitemporal HH
Oct-Nov-Mar
Teledetección cuantitativa
Efecto ambiental y polarización (3)
Teledetección cuantitativa
S2 Multitemporal HV
Extracción de información de
imágenes de radar
Cadena de procesamiento
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
Obtención de información
• La información sobre las propiedades
físicas del medio surge de la
interacción entre la onda EM y el
medio.
El instrumento mide parámetros EM
que cuantifican cómo el medio
observado refleja la energía EM. Estos
parámetros EM se vinculan con las
propiedades de interés.
Cuáles son los enfoques para
obtener información sobre el
medio terrestre?
• Enfoques estadísticos y empíricos
• Enfoques teóricos: Modelos
• Leyes físicas
• Clasificadores
Teledetección satelital, Octubre 2003, Buenos Aires, Argentina
CONICETArgentina
22 de octubre de 1997
Cadena de procesamiento
Requerimientos para los
datos de entrada
Línea metodológica
Datos SAR que recibe el usuario
Datos de salida
0

•en potencia,
0

•en amplitud, A
0

•en decibeles,
contajes de amplitud
Calibración
amplitud/potencia
Reducción de ruido
amplitud/potencia
potencia
Rectificación/registración
potencia
Toma de muestras para promediar
potencia
potencia
potencia/amplitud
Clasificación
mapa temático
Teledetección Satelital aplicada a ambientes costeros: Conceptos y aplicaciones 12-17 Agosto, 2002 Montevideo, Uruguay
dB
Aplicaciones_Sistemas de radar
August 7th., 1997; Standard 1
juncal
mean water level (meters)
Paraná River - Zárate
6
bosque
bosque
5
4
3
juncal
2
1
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
Month
D
May 22nd., 1998; Standard 1:
El Niño Event
1976-80 - normal period
1997
juncal
1998 - extraordinary flood
bosque
bosque
juncal
Iafe_grupo de teledetección
Aplicaciones_Combinación de datos_Delta bonaerense
Iafe_grupo de teledetección
Aplicaciones_Combinación de datos_Delta bonaerense
Iafe_grupo de teledetección
Mecanismos de interacción
La senal retrodispersada resulta de los siguientes mecanismos de interacción:
-
dipersión de superficie
dispersión en volumen
dispersiones múltiples volumen- superficie
dispersión doble rebote
 La importancia de estas contribuciones depende de
- rugosidad de la superficie
- características dieléctricas del medio
- características geométricas del medio
Todos estos factores dependen de
- frecuencia del radar
- polarización
- ángulo de incidencia
Teledetección cuantitativa
Preguntas
Comente cuales son los procesos que dan lugar a la respuesta
observada
Enumere las propiedades del blanco que influyen en la respuesta
observada
Enumere las caracteristicas del sistema que determinan la
respuesta del radar
Un objeto o un ambiente puede no tener la misma apariencia en
una serie de imágenes. Enumere alguno de los factores que
pueden explicar las diferencias?
Teledetección cuantitativa
Preguntas
Si un cultivo como maíz o trigo se inunda, cómo cree que se van a
ver en la imagen de radar? Explique las razones, basándose en
cómo el radar interactúa con el blanco? Qué tengo que tener en
cuenta para analizar las interacciones posibles? Cuáles son los
escenarios posibles?
Teledetección cuantitativa