Análisis de imágenes satelitales y de radar
1.Introducción
Teledetección es detectar distancias empleando fotografías aéreas, imágenes de satélite o de radar. Mediante estas herramientas se puede apreciar las formas del relieve, fuentes de agua, vegetación, edificaciones, zonas con sus características climáticas, etc. Todo estará en función del fin para el cual se quiera emplear la información obtenida y su aplicación.
En las prácticas realizadas se analizo imágenes satelitales y de radar, se interpretaron hasta llegar a diferencias todos los detalles que nos interesaban. Así como también se calcularon escalas y se apreciaron las diferencias entre ambas imágenes.
2.Objetivos
• Interpretar las imágenes satelitales y de radar.
• Identificar las principales formas de relieve en cada imagen trabajada.
• Hallar la escala de cada imagen.
3.Revisión Literaria
El término teledetección es una traducción del inglés “remote sensing”, y se refiere no sólo a la captación de datos desde el aire o desde el espacio sino también a su posterior tratamiento. Una definición más formal la describe como la técnica de adquisición y posterior tratamiento de datos de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales, en virtud de la interacción electromagnética existente entre la tierra y el sensor, siendo la fuente de radiación bien proveniente del sol (teledetección pasiva) o del propio sensor (teledetección activa).
Nuestros sentidos perciben un objeto sólo cuando pueden descifrar la información que éste les envía y la propia visión es, en sí, un proceso de teledetección. Los tres elementos principales en un sistema de teledetección son:
• Sensor, el ojo.
• La película fotográfica, objeto observado
• Flujo energético, que permite poner a los dos anteriores en relación. Este flujo procede del objeto por reflexión de la luz solar (color de los objetos), por emisión propia o también podría tratarse de energía emitida por el propio sensor y reflejada por el objeto, en cuyo caso la teledetección recibe el nombre de ACTIVA, por oposición a teledetección PASIVA, cuando la fuente energética es el sol.
La posibilidad de adquirir información a distancia se basa en lo específico de la interacción entre la radiación
electromagnética y la materia. Todos los objetos tienen una respuesta espectral propia y además esta combinación espectral es similar a la que presentan otros objetos o superficies de las mismas características u homogeneidad.
La teledetección consiste en la identificación de los objetos a partir de las diferencias en la energía reflejada.
Existen tres tipos de información que se puede recoger:
• Espacial: Indicando la organización en el espacio de los elementos.
• Espectral: Denotando la naturaleza de las superficies.
• Temporal: Donde se observan los cambios en el tiempo de una determinada zona.
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Podemos definir totalmente cualquier tipo de energía dando su longitud de onda (o frecuencia).
El espectro electromagnético es la sucesión continua de esos valores de frecuencia, aunque conceptualmente se divide en bandas, en las que la radiación electromagnética manifiesta un comportamiento similar.
PRINCIPALES BANDAS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Desde el punto de vista de la teledetección destacan una serie de bandas como las más utilizadas dada la tecnología actual. Estas bandas se resumen a continuación:
• Espectro visible (0.4 - 0.7 mm)
Es la única radiación electromagnética perceptible por el ojo humano (de ahí su nombre). Coincide con la longitud de onda donde es máxima la radiación solar. Podemos localizar los distintos colores en las longitudes:
Azul: 0.4 - 0.5 mm Verde: 0.5 - 0.6 mm Rojo: 0.6 - 0.7 mm
• Infrarrojo próximo (0.7 - 1.3 mm)
Banda importante para diferenciar masas vegetales y concentraciones de humedad.
• Infrarrojo medio (1.3 - 8 mm)
En esta región se entremezclan los procesos de reflexión de luz solar y de emisión de la superficie terrestre, por lo que hay muchas dificultades.
• Infrarrojo lejano o térmico (8 - 14 mm)
Es la región del espectro en la que emiten energía todos los cuerpos de la superficie terrestre.
• Microondas (desde 1 mm)
Tiene la propiedad de ser transparente a la cubierta nubosa, pero también de llevar asociada muy poca energía. Por eso, si se quiere usar esta banda tendrá que ser haciendo teledetección activa.
TIPOS DE DATOS EN IMÁGENES DE TELEDETECCIÓN
Según el modelo multibanda presentado en el gráfico anterior, se puede almacenar una imagen digital completa (con todas las bandas) de tres formas diferentes, en función del ordenamiento de los píxeles:
• BSQ (Band Sequential): Se guardan las bandas en orden consecutivo. Idóneo para procesamiento espacial, ya que toda la
información de una banda es fácilmente accesible al encontrarse junta y consecutiva.
• BIP (Bands Interleaved by Pixel): todas las bandas de un determinado píxel son almacenadas de forma consecutiva.
Idóneo para procesamiento espectral, por encontrarse seguida la información de cada píxel.
• BIL (Bands Interleaved by Line): todas las bandas de una determinada línea son almacenadas de forma consecutiva.
Compromiso entre los dos formatos anteriores.
RESOLUCIONES
Las características fundamentales de los datos adquiridos en un sistema de este tipo, se pueden definir por parámetros como:
• Resolución espectral: Se refiere al número de bandas y a la anchura espectral de esas bandas que un sensor puede detectar. Por ejemplo la banda 1 del TM recoge la energía entre 0.45 y 0.52 mm. Es una resolución espectral más fina que la de la banda pancromática del SPOT, que está entre 0.51 y 0.73 mm.
• Resolución espacial: Es una medida del objeto más pequeño que puede ser resuelto por el sensor, o el área en la superficie que recoge cada píxel.
• Resolución radiométrica: Se refiere al rango dinámico, o número de posibles valores que puede tomar cada dato.
Por ejemplo con 8 bits, el rango de valores va de 0 a 255.
• Resolución temporal: Se refiere a cada cuanto tiempo recoge el sensor una imagen de un área particular.
Por ejemplo el satélite Landsat puede ver la misma área del globo cada 16 días.
SPOT
El sistema de exploración instalado en esta plataforma se denomina HRV y permite dos modos de captura de la información: pancromático y multibanda con unas resoluciones espaciales de 20 y 10 m. respectivamente.
El área cubierta por cada escena es de 60x60 km. Es sensible en las siguientes bandas del espectro:
• Multibanda XS1: 0,5-0,59 mm: verde
• Multibanda XS2: 0,61-0,68 mm: rojo
• Multibanda XS3: 0,79-0,89 mm: infrarrojo próximo
• Pancromático PAN: 0,51-0,73 mm: parte del visible
IMAGEN DE RADAR
Una imagen de radar es la relación de la energía de microondas transmitida a la Tierra con la energía reflejada directamente de regreso al sensor. Esta energía reflejada se llama retro dispersión y depende de la topografía local, la rugosidad y las propiedades dieléctricas que están directamente afectadas por los niveles de humedad. Por tratarse de imágenes monobanda es posible visualizarlas únicamente en blanco y negro.
Aunque no hay dos unidades de terreno iguales, existen algunas reglas generales para la interpretación de una imagen de radar. El agua es usualmente oscura debido a que su reflejo especular retorna una señal débil al satélite. Por el contrario, las zonas urbanas son siempre muy brillantes gracias a los reflejos sobre extensas superficies verticales. La información comprendida entre estos extremos se corresponderá con distintos matices de gris. Interpretando los distintos tonos, texturas y patrones sobre la imagen, es posible obtener información relacionada con la estructura geológica y litológica de la zona.
4. Materiales
• Imagen satelital SPOT
• Imagen de radar
• Lápices de cera
• Micas
• Mapa fisiográfico del Perú
5. Metodología
Para ambas imágenes el procedimiento de la práctica fue el mismo:
a) Reconocimiento del tipo de imagen y determinación de la escala. Ya que cada imagen no tenia escala, y se tuvo que hallar con la ayuda de un mapa del Perú cuya escala era conocida. Para ello se midió la distancia que tenía un grade de latitud en la imagen y el mapa, con esto se pudo establecer una equivalencia y se procedió a hallar la escala para la imagen mediante una regla de tres simple.
b) Luego se procedió a hallar la ubicación de la imagen, saber de que zona del Perú exactamente se trataba. Esto se hizo ubicando las coordenadas que estaban en cada imagen y con esto se procedió a buscar en el mapa del Perú.
c) Después sobre una mica entregada por la profesora se trazaron y delimitaron con lápiz de cera las principales formas de relieve que se podían distinguir, las cuales fueron terreno plano, colina y montaña. Y con esto se elaboro un mapa fisiográfico a groso modo diferenciando 3 tipos para cada tipo de relieve plano, inclinado y ondulado para el caso de plano, y para colina y montaña fueron bajo, medio y alto.
d) Y para el caso de imagen satelital SPOT se identifico el uso actual de la tierra y se trato de determinar según lo que se apreciaba representado en la imagen. Y si no se lograba diferenciar bien el terreno se asociaba por similitud y se le denominaba un tipo de suelo.
6. Resultados
Imagen satelital SPOT
a) Escala: 1 / 97 450
10.7 cm ------- 1 / 1000000
109.8 cm -------1 / x
b) Ubicación: Inicio: S12º 50’ W76º30’ Final: S13º10’ W76º10’
Departamento: Lima
Provincia: Cañete
Distrito: San Vicente
c) Mapa fisiográfico
Se determinaron las principales formas de relieve que van de terreno plano, colina y una pequeña parte de montaña de izquierda a derecha respectivamente, como se puede apreciar en la imagen. La zona resulto ser el valle de Cañete y sus alrededores. (Imagen obtenida de google earth)
d) Mapa de uso actual de la tierra
Se delimitaron suelos de cultivos, zonas urbanas, desiertos y los que no se pudieron diferenciar bien se les dio un tipo 1, 2, 3, 4 y 5 asociando zonas semejantes.
Imagen de radar
a) Escala: 1 / 99 277
11 cm 1 / 1000000
110.8 cm 1 / x
b) Ubicación: Inicio: S9º30’ W76º y Final: S10º W75º30’
Límite entre los departamentos de Huánuco y Cerro de Pasco.
No se pudo determinar una zona exacta
c) Mapa fisiográfico
En la imagen se identifico relieve de montaña alta, media para la parte de sierra y baja para la zona de deja de selva. Esta imagen fue obtenida de google earth, ya que la imagen de radar es todo en blanco y negro, y no registra ni nubes ni fuentes de agua. Pero se tomo para apreciar mejor la parte del relieve, se puede apreciar que todo es la parte oriental de la cordillera de los andes por lo que el tipo de relieve era muy parecido.
7. Discusiones
• La imagen de satélite SPOT nos permitió diferenciar mejor las características del terreno a estudiar, ya que al tener colores se podían diferenciar los detalles como vegetación, agua, suelo, etc.
• Se debe tener en cuenta en orden de los cañones y las bandas que ha usado el sensor del satélite ya que si no se tiene claro esto puede causar confusión en el momento de interpretar la imagen.
• Para la imagen de radar, como se trato de parte de la cordillera oriental de los Andes Peruanos, los tipos de relieve que se podían identificar fueron pocos. Casi todo era montaña y para la parte de la selva algo de colina.
• La imagen de radar muestra mejor el relieve del terreno, la topografía y sus detalles. Pero solo seria para este fin, ya que si se quiere una visión panorámica general, las imágenes satelitales son las más adecuadas.
8. Conclusiones
• Las imágenes de satélite nos permiten detectar cualquier objeto sin estar en contacto con este y gracias a esto tiene una gran variedad de aplicaciones. Así estas imágenes nos sirven desde conocer la distribución de un área urbana para su diseño, ver campos de cultivo y hacer catastros, ver el relieve en general y diseñar carreteras o hasta para ver como es el clima en cada zona.
• No existe imagen satelital perfecta o ideal, todo está en función de para que va a ser usada dicha imagen. Cada requerimiento tiene un tipo especial de combinación de bandas y orden en el cañón, por lo que se debe manejar bien estos principios para una óptima aplicación de la imagen.
• Las imágenes de radar también proporcionan información valiosa a quienes las utilizan. Si bien no tienen color, muestran mejor el detalle del terreno y los tipos de relieve, para lo cual la geología, la agricultura y el mapeo de la cobertura del terreno son sólo algunas de las aplicaciones que se benefician con esta tecnología.
9. Bibliografía
• http://www.innovanet.com.ar/gis/TELEDETE/TELEDETE/teledete.htm
• http://www.aeroterra.com/p-radarsat.htm
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