trabajo cmc 3º trimestre - ies "poeta claudio rodríguez"

TRABAJO C.M.C.
3º TRIMESTRE
TELEDETECCIÓN
Gabriel Pérez Núñez
teledetección
1.- Introducción
2.- Concepto
3.- Historia
4.- Tipos de Sensores
5.- Radiación Electromagnética
6.-Proceso de Teledetección
7.-Interacción de la materia con la radiación.
8.- Satélites
9.- Resolución de imágenes
10.-Imagen digital
11.-Corrección de imágenes
12.-Aplicaciones
1. Introducción
La teledetección es una disciplina científica que
se ocupa de la adquisición de información a
pequeña o gran escala de un objeto o fenómeno,
ya sea usando instrumentos de grabación o
instrumentos de escaneo en tiempo real
inalámbricos o que no están en contacto con el
objeto, consiste en recoger información a través
de diferentes dispositivos de un objeto concreto o
un área determinada.
2.-CONCEPTO
Actualmente, el término se refiere de manera
general al uso de tecnologías de sensores para
adquisición de imágenes, incluyendo
instrumentos a bordo de satélites o
aerotransportados y difiere en otros campos
relacionados con imágenes, pero como definición
científica seria: Es la ciencia y arte de obtener
información de la Tierra sin entrar en contacto
con ella. Esto se realiza detectando y grabando
la energía emitida o reflejada y procesando,
analizando y aplicando esa información.
3.-HISTORIA
La historia de la teledetección moderna surgió con la invención del vuelo de Tournachon, un conocido piloto
de globos que realizó fotografías de Paris desde su globo en 1858. También se usaron palomas mensajeras,
cometas, cohetes y globos no tripulados para tomar imágenes, pero estas primeras tomas no eran suficientes
para realizar mapas o investigaciones científicas.
La fotografía aérea sistemática, se desarrollo por los militares con objetivo de la vigilancia y el
reconocimiento de territorios en la Primera Guerra Mundial, y llegó a su clímax durante la Guerra Fría
cuando en 1957 la U.R.R.S lanza a la orbita el satélite Spunik convirtiéndose en el primer satélite artificial
puesto en órbita y con el uso de aviones de combate modificados, o algunas plataformas de recogida de
información. La observación sistemática de la Tierra desde el espacio se inicia el año 1960 con el lanzamiento
del satélite TIROS-I, primer satélite meteorológico con una cámara de televisión, que permite a los
meteorólogos distinguir entre nubes, agua, nieve…etc
Los resultados obtenidos en el estudio de recursos naturales terrestres con los datos de los primeros satélites
meteorológicos y las misiones espaciales tripuladas, impulsaron el desarrollo por la NASA del programa ERTS
conocido también como LANDSAT. El primer satélite específicamente dedicado a teledetección es el
norteamericano LANDSAT 1 en 1972 y el último de la serie, el LANDSAT 7 se lanzó al espacio en 1999
Después se desarrollaron los métodos para crear sensores más pequeños que los usados por la ley y los
militares, tanto en plataformas tripuladas como no-tripuladas. La ventaja de esto es que requiere una
mínima modificación a un determinado aeroplano. La tecnología de imágenes más posterior incluía
infrarrojos, imagen convencional, doppler y radares de apertura sintética.
El desarrollo de satélites artificiales ya en la segunda mitad del siglo 20 permitió el uso de la teledetección
remota para progresar a escala global y terminar con la Guerra Fría. El instrumental a bordo de varios
observadores terrestres y plataformas meteorológicas proveyeron de medidas globales de información de
varios tipos.Las sondas espaciales a otros planetas también han brindado la oportunidad de conducir el
estudio por teledetección remota a entornos extraterrestres, el radar de apertura sintética a bordo
del Magellan produjo mapas topográficos detallados de Venus, mientras que los instrumentos a bordo
del SOHO permitieron estudios del Sol y los vientos solares
La observación sistemática de la Tierra desde el espacio se inicia el año 1960 con el lanzamiento del satélite
TIROS-I, primer satélite meteorológico con una cámara de televisión, que permite a los meteorólogos
distinguir entre nubes, agua, nieve…etc
A partir de los datos suministrados por los LANDSAT, son numerosos los países que han decidido disponer de
medios propios de teledetección. La teledetección es al mismo tiempo una herramienta de inventario, de
análisis y predicción, de ayuda a la prevención y de espionaje militar, todos ellos de gran importancia
económica y política. .
La introducción de servicios Web online para el acceso rápido a información sobre teledetección remota en el
siglo 21 como Google Earth, ha hecho posible que la teledetección remota sea algo familiar para el gran
público y se haya hecho popular en el mundo de la ciencia.
4.-Tipos de Sensores
Se clasifican entre:
Activos: Registran radiaciones electromagnéticas artificiales de
zonas de estudio que las reciben y las reflejan. Son instrumentos
como los radares, y permiten obtener datos de noche y en
condiciones de escasa visibilidad.
Pasivos: Registran radiaciones electromagnéticas naturales,
generalmente relacionados con la energía del Sol. Solo pueden
trabajar de día y cuando el Sol no esta muy inclinado sobre el
horizonte. Reciben energía del espectro. En este grupo están, por
ejemplo, las cámaras fotográficas.
Todos los tipos de sensores están instalados en diferentes tipos de
plataformas.
5.RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA
La radiación electromagnética comprende una amplia variedad de frecuencias o de
longitudes de onda que abarcan desde los rayos gamma a las onda radio. Todas
estas emisiones constituyen el denominado espectro electromagnético.
Las radiaciones mas utilizadas son:
Las microondas: Las microondas, se usan en los sensores radar. Se generan mediante
unos diapositivos electrónicos llamados megatrones.
La radiación infrarroja: Los cuerpos calientes emiten radiación infrarroja, propiedad
que tiene muchas aplicaciones en teledetección, medicina y astronomía. La zona
infrarroja se subdivide entre infrarrojo cercano, medio, lejano.
El espectro visible: La luz es la parte visible del espectro electromagnético. La
sensibilidad espectral del ojo humano es muy estrecha y se subdivide en seis
intervalos que definen los colores básicos: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y
violeta.
La radiación ultravioleta: La radiación ultravioleta es la componente principal de la
radiación solar.
6.-PROCESO DE TELEDETECCIÓN
La teledetección es el resultado de la interjección entre 3 elementos
fundamentales:
La fuente de energía es la que ilumina el objetivo emitiendo una
onda electromagnética. También es posible medir el calor que se
desprende de la superficie del objetivo. En este caso el propio
objetivo es la fuente de energía, aunque sea energía almacenada y
reemitida.
El objetivo es la porción de la superficie terrestre observada por el
satélite. Su dimensión varía en función de la resolución del
captador, de unos pocos Km cuadrados a algunos miles de Km
cuadrados.
El sensor de teledetección mide la energía solar, es decir, la
radiación electromagnética reflejada por el objetivo. El sensor
puede estar en un satélite o en un avión, sobrevolando el objetivo
desde pocos Km hasta 36.000 km.
PROCESO DE TELEDETECCIÓN
7.-INTERACION DE la materia CON
LA RADIACIÓN
Cada tipo de material reflejará la radiación incidente de forma diferente lo que
permitirá distinguirlo de los demás si se mide la radiación reflejada. El gráfico que,
para cada longitud de onda da la reflectividad se conoce como signatura o firma
espectral y constituye una marca de identidad de los objetos. El conocimiento de la
signatura espectral de una zona de la superficie terrestre, facilita mucho la tarea
creación de mapas de vegetación y de usos del suelo. Estos mapas de usos del suelo,
son instrumentos muy útiles para la gestión del medio ambiente y de los recursos
naturales.
La reflectancia o albedo de una superficie se mide por la relación entre la radiación
incidente y la reflejada. Cuanto más reflectante es un material mayor es su valor de
albedo, la mayor parte del albedo terrestre está causado por la reflexión de las nubes
y varía por los distintos componentes del terreno, dependiendo del tipo de material
y de su condición.
En teledetección se trabaja normalmente con la reflectancia relativa, y se mide
comparando la radiación reflejada por el objeto con la que refleja un papel blanco
en idénticas condiciones de iluminación.
Hay que tener en consideración que un radiómetro mide la cantidad de energía que
le llega procedente de una determinada zona de la superficie terrestre, que varía en
función de la distancia y del ángulo de captación.
Gracias a las medidas de reflexión, absorción y emisión de energía radiante de los
distintos tipos de superficies en el espectro visible y infrarrojo, los científicos pueden
calcular las firmas o signaturas espectrales para los distintos tipos de paisajes y
cubiertas vegetales de la Tierra.
8.- SATELITES
La trayectoria de un satélite alrededor de la Tierra se le
denomina órbita. Existen 2 tipos de satélites:
Geoestacionarios: Se sitúan sobre la línea ecuatorial en
una orbita a 36.000 Km de la Tierra. Permanecen
siempre en la vertical de un punto determinado
acompañando a la Tierra en su movimiento de rotación.
Observación continua de una misma región.
Heliosincronos: Se desplazan en órbitas generalmente
circulares y polares de modo que, aprovechando el
movimiento de rotación terrestre, puede captar
imágenes de diferentes puntos cada vez que pase por el
mismo punto de la orbita. Estas orbitas solo son posibles
entre 300 y 15.500 Km de altura. La orbita se diseña de
forma que el satélite pasa siempre sobre el mismo punto,
a la misa hora local.
9.- RESULOCIÓN DE IMÁGENES
La salida de radiación emitida o reflejada de la superficie terrestre es
un fenómeno continuo en 4 dimensiones, por lo que se define:
Resolución espacial: tamaño de píxel. S e refiere al area menor que
puede distinguirse de su entorno. E l satélite LANDSAT-TM tiene una
resolución de 30X30 metros, el SPOT de 10x10
Resolución espectral: Indica el número y anchura de las rfegiones del
espectro para las cuales capta datos del sensor.
Resolución Radio-métrica: número de intervalos de intensidad que
pueden captarse.
Resolución Temporal: Tiempo que transcurre entre dos imágenes, es
decir, la frecuencia con la que se actualizan los datos
10.-IMAGEN DIGITAL
Imagen digital:
Una imagen satélite está compuesta por píxeles. (Un píxel representa la unidad
elemental mínima de información de una imagen digital. La intensidad de cada
píxel corresponde al brillo promedio o "radiancia" medida electrónicamente sobre el
área del terreno que corresponde a cada píxel. Normalmente un píxel contiene
información en un rango de 128 o 256 valores de gris por lo que se puede tener así
una imagen monocroma. Por convención, las medidas más intensas están codificadas
en blanco y las más débiles en negro. Esta codificación genera una gama degrada de
grises, mediante este mecanismo se generan las imágenes satélite)
Generados por los captadores de los instrumentos de teledetección. Estos sensores
miden la radiación reflejada por unidad de superficie para unas longitudes de onda
determinadas. Una imagen de media resolución está compuesta por una matriz
(como un gran tablero de ajedrez) de 6000 x 6000 píxeles cada uno de los cuales
representa un cuadrado de 10mx10m de la superficie terrestre. Una imagen digital
puede ser obtenida por diferentes medios.
11.-CORRECIÓN DE IMAGENES
Las imágenes de satélite están sometidas a una serie de
interferencias o de errores que hacen que la información que quiere
obtenerse aparezca perturbada por una serie de errores:
Fallos en los sensores: Generan píxeles incorrectos, se denomina
corrección radio-métrica
Alteraciones en el movimiento del satélite y el mecanismo de
captación y los sensores, generan distorsiones en la imagen global,
se denomina corrección geométrica.
Interferencias de la atmósfera, que alteran de forma sistemática los
valores de los píxeles se denomina corrección atmosférica.
Filtrado: Son métodos para resaltar o suprimir, de forma selectiva,
la información contenida en una imagen para destacar algunos de
sus elementos, o también para ocultar valores anómalos, con
Photoshop por ejemplo. Otra técnica para aislar información
correspondiente a diferentes escalas espaciales es la transformada
de Fourier.
Operaciones con imágenes digitales: Se trata de hacer
transformaciones simples en las imágenes, aplicando las operaciones
matemáticas básicas. Para ello se requiere un mínimo de 2
imágenes de bandas distintas.
12.- APLICACIONES
La observación que proporcionan los satélites mediante esta tecnología tiene especial interés en aquellas ciencias ligadas al estudio de la
Tierra, a su descripción y al diagnostico de sus problemas, ya que:
Permite la observación global y la reducción o el aumento de la escala desde unos pocos meros cuadrados hasta de cientos de Km.
Hace posible comparar datos tomados con la misma fuente, altura..etc.
Permite registrar datos relativos a la distribución de en las temperaturas terrestres o el seguimiento de corrientes marinas.
Permite hacer observaciones repetidas en distinto tiempo, pero manteniendo la s mismas condiciones de observación, lo que es
imprescindible para comparar y evaluar evoluciones de fenómenos desarrollados en amplios periodos de tiempo.
Posibilita una observación instantánea, imprescindible para el seguimiento, la evolución la prevención de catástrofes..etc.
Estudio de la erosión de playas y arenales.
Inventario regional del medio ambiente para hacer estudios de impacto ambiental.
Cartografía geológica para la explotación de recursos minerales y petroleros.
Control de la acumulación de la nieve y de los cambios previsibles en la disponibilidad de energía hidroeléctrica.
Seguimiento del movimiento de icebergs en zonas polares.
Estimación de modelos de escorrentía y erosión del suelo.
Inventario del agua superficial.
Análisis en tiempo real de masas nubosas de escala media y pequeña.
Medidas de aguas superficiales y humedales para evaluar la situación del hábitat para aves acuáticas.
Verificación de contenidos de salinidad en las principales corrientes de agua.
Cartografía térmica de la superficie del mar.
Verificación y control de la calidad del agua, turbidez y contenido de algas.
Control de las corrientes marinas.
Cartografía de la cobertura vegetal del suelo.
Evaluación de condiciones de estrés en la vegetación, por lo efectos de la sequía o la deforestación.
Cartografía de áreas quemadas y seguimiento de los procesos de repoblación natural.
Cartografía e inventario de la cobertura y uso del suelo.
Selección de rutas óptimas para nuevas vías de comunicación.
Control de pastizales para el estudio de los efectos de la sequía y del exceso de pastoreo.
Cartografía e inventario de cultivos por especies.
Agricultura de precisión: predicción del rendimiento de cultivos y del momento óptimo para las cosechas