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domingo, 9 de octubre de 2011

Imágenes de satélite y de radar

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

Levantamiento de Parcelas

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DE PARCELAS

Introducción

El conocimiento de levantamiento topográfico de parcelas es uno de los temas indispensables dentro del campo de medición forestal. Ya que en campo debemos aprender a levantar parcelas la cuales abarcan un determinado número   árboles de lo cuáles se obtendrá una característica especifica ya se su altura, diámetro o volumen.

Existen varios métodos para realizar un levantamiento topográfico para parcela  ya sea con instrumentos secundarios o con equipos más especializados como un Teodolito. En la presente práctica nos concentraremos en levantamientos con instrumentos secundarios como brújula y wincha y al mismo tiempo nos familiaricemos con ellos.

Objetivos

• Conocer el uso de los instrumentos y materiales necesarios para lograr un levantamiento topográfico de parcelas en el campo.

• Representar gráficamente las parcelas levantadas a una escala adecuada, definiendo su perímetro, superficie, orientación respecto al norte magnético y el error de cierre.

Revisión Bibliográfica

Levantamiento topográfico:Un levantamiento topográfico permite trazar mapas o planos de un área, en los cuales aparecen:

• Las principales características físicas del terreno, tales como rios, lagos, reservorios, caminos, bosques o formaciones rocosas; o también los diferentes elementos que componen la granja, estanques, represas, diques, fosas de drenaje o canales de alimentación de agua.

• Las diferencias de altura de los distintos relieves, tales como valles, llanuras, colinas o pendientes; o la diferencia de altura entre los elementos de la granja. Estas diferencias constituyen el perfil vertical.

Parcela: Es una unidad que se caracteriza por su poca extensión menor a 1 ha. Es la parte mínima del monte con calidad de estación semejante, considerada como unidad productiva permanente, empleándose en bosques ordenados bajo manejo intensivo.

Estas unidades pueden dividirse asu vez en:

• Parcelas de dimensiones variables.

• Parcelas de dimensiones fijas.

Las de dimensiones variables, como lo indica su nombre, son las parcelas en las cuales se puede variar sus dimensiones y las parcelas de dimensiones fijas son las que ocupan áreas determinadas por las formas de figuras geométricas regulares. Estas parcelas pueden también sub-dividirse en:

• Parcelas cuadradas.

• Parcelas rectangulares.

• Parcelas poligonales.

• Parcelas circulares.

Plano de las parcelas: El plano de una parcela debe incluir las siguientes informaciones:

a. Los rumbos ó azimut de cada uno de los lados de las parcelas.

b. Las distancias a los puntos de referencia para las localizaciones futuras de los lotes.

Poligonal: Para el levantamiento de la poligonal se usa una brújula y cinta (wincha) de acero para establecer y medir los limites del lote. En los bosques densos generalmente es necesario limpiar la vegetación del límite para que se vea de una esquina a otra. En este trabajo hay que ser preciso en lo posible, especialmente en el levantamiento de la parcela. Si la parcela es cuadrada las esquinas deben tener exactamente 90° grados.

Error de Cierre: Cuando se halla terminado de trazar la poligonal, se podrá observar que la poligonal no cierra, o sea que existe un error de cierre, el cual, se mide con la wincha. El error de cierre puede darse dentro de la poligonal o fuera, si es  error de cierre es hacia dentro el error pudo deberse a errores de brújula y si es hacia fuera el error pudo deberse a malas mediciones con wincha.

El error de Cierre puede estar dentro o fuera de tolerancia y esta es el 1% del perímetro de la parcela.

• Pendiente de una Línea: La pendiente de una línea está definida como la tangente del ángulo que forma con la horizontal, la cual se puede expresar tanto en grados como en porcentaje.


Materiales y Equipos:


• Brújula: Para el levantamiento de la parcela.


• Clinómetro.




• Wincha.


•Jalones: Para trazar los rumbos con la brújula.

•Libreta de campo: Para apuntar la información recolectada en el trabajo de campo se usaron libretas de campo en la cual se hizo las divisiones respectivas.


Datos del terreno a levantar:

• Ubicación: Plantación “Dantitas”, al costado de  la Facultad de Ciencias Forestales de La Universidad Nacional Agraria La Molina.

Relieve: Terreno relativamente plano, con pequeñas elevaciones.

• Especies en”Dantitas”: Tangarana (Triplaris peruviana), Gevillea (Grevellea robusta), Eucalipto (Eucalyptus sp.)  y Fresno (Fraxinus americana).

• Dimensiones de la parcela: Parcela Cuadrada  de 20m de lado.

Perímetro: 80m.
Área: 400m2.


Metodología:

1. Practicar La lectura de un azimut cualquiera mediante la lectura de la brújula (colocación de dos jalones).


2. Realizar un reconocimiento previo del área a evaluar.

3. Definir el vértice de origen de la parcela.

4. Establecer los siguientes vértices de la parcela de tal manera que se forme una parcela cuadrada. Para ello, el control del azimut debe buscar formar ángulos de 90°.

5. Se debe medir el azimut de los lados desde ambos vértices que formen cada lado. Al mismo tiempo se mide la distancia de cada lado.


6. Llenar los datos obtenidos siguiendo el modelo de libreta de campo indicado:


7. Hacer un croquis de la parcela y ubicar los árboles dentro de la parcela.

8. Determinar el error de cierre, el perímetro de la parcela y su superficie.

9. Hacer las conclusiones respectivas.

Resultados




Error de Cierre: 1.23m.

Tolerancia: 1% (perímetro de parcela) = 1% (80m) = 0.8m =  80cm.

Error de cierre fuera de la tolerancia, en: 1.23m-0.80m = 0.43m.

Discusiones

• Los azimuts de cada lado dependen del azimut medido en el primer vértice, en nuestro caso en el vértice A, y por ser una parcela cuadrada por lo que el control del azimut debe buscar forma ángulos de 90°. Los azimuts en cada lado varían debido a que en cada uno, el azimut formado es 90° más que el azimut del lado anterior.

• Los lados de la wincha  por ser la parcela cuadrada sus lados presentan la misma magnitud.

• La pendiente en cada uno de los lados  fue diferente, en tres lados la pendiente fue hacia arriba respecto al nivel de referencia  y en solo un lado la pendiente fue hacia abajo, claro que cada lado tuvo porcentajes de pendientes diferentes; sin embargo estos no presentan mucha diferencia. El lado AB tuvo una pendiente hacia arriba de 2%, es decir que el punto en el vértice B presenta mayo cota que el punto en el vértice A. El lado BC tuvo una pendiente de 1% hacia abajo por lo que el punto del vértice C presenta menor cota que el vértice B. El lado CD tuvo una pendiente de 2% hacia arriba por lo cual se puede deducir que el punto en el vértice de D presenta una mayor cota que el punto en el vértice C y el lado DA tuvo una pendiente de 3% hacia   abajo es decir  el punto del vértice A presenta mayor cota que el punto del vértice D.

• El error  de cierre obtenido fue de 1.23m, este error de cierre esta fuera de la tolerancia que es 0.80m. Este error se dio dentro de la parcela, es decir fue error se dio por defecto.  El error de cierre se debió a un error de ángulo con la brújula, es decir en la formación de los azimuts para cada lado.

Conclusiones

• El terreno en el cual se levanto la parcela no es plano.

• Los errores de cierre de una poligonal pueden darse por errores de distancia o errores angulares.

• Las pendientes de los puntos de cada vértice están relacionadas al punto de referencia establecido.

• El error de cierre de una poligonal puede  ser corregido geográficamente o en el terreno mismo.

• E levantamiento topográfico  de una parcela requiere de dos instrumentos básicos: wincha y brújula.

• El clinómetro mide la pendiente de los lados de las parcelas ya sea en porcentajes o grados sexagesimales.


Recomendaciones

• Es recomendable la limpieza de la vegetación del sotobosque ya que ocasiona dificultad en el levantamiento y medición con wincha.

• Al momento de medir las distancias de los lados la wincha debe estar tensada a lo máximo y así evitar errores de distancias.

• Alinear bien los jalones, para poder tener un mejor control de los azimut ap partir del vértice de origen de la parcela.

• Para medir la pendiente es necesario  establecer un punto de referencia igual para todos los lados.

Bibliografía

• Alberto Benito Otero Noruega. 1970. Tamaño optimo de parcela y eficiencia de diseños de muestreo en Inventarios forestales de bosques tropicales. Tesis Lic. Ing. Forestal. Perú. UNALM.
• Manual de instrucciones para: El establecimiento de parcelas permanentes para estudio de crecimiento en bosques naturales y artificiales. UNALM. Servicio Forestal y de Caza. 1969. p.4.
• Marcelo Portugués M. Manual de practicas de Topografia I.  DRAT. Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima. Perú.
• Padilla G. Higinio. 1987. Glosario practico de términos forestales. Editorial LIMUSA. México D.F. p. 146;  179.
• Documento de la FAO. Levantamiento Topográfico- Planimetría. Consultado 2 de mayo 2008. Disponible  en:
ftp://ftp.fao.org/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6707s/x6707s07.htm
• Levantamiento y Carteo Geológico I. Métodos de levantamiento Topográfico. Poligonación. UNSJ- Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Consultado 7 de mayo 2008. Disponible en:
http://209.85.215.104/search?q=cache:gUEJMI1MoFIJ:www.sigagropecuario.gov.ar/docs/mapas-  info/CARTOGRAFIA/definiciones/metodos_levantamientos.pdf+error+de+cierre+de+poligonales&hl=es&ct=clnk&cd=1&gl=pe

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