imagines satelitales

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAFOTOGRAMETRIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL IMÁGENES SATELITALES

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INTRODUCCION

Una imagen satelital o imagen de satélite se puede definir como la representación visual de la información capturada por un sensor montado en un satélite artificial. Estos sensores recogen información reflejada para la superficie de la tierra que luego es enviada a la Tierra y que procesada convenientemente entrega valiosa información sobre las características de la zona representada.

Las imágenes satelitales se impusieron naturalmente como una importante herramienta para el conocimiento del territorio y de sus recursos, en primer lugar porque ofrecen excepcionales vistas panorámicas y además porque permiten observar regularmente lugares menos accesibles del vasto territorio de nuestro planeta.


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1. OBJETIVOS

Como complemento a nuestra formación como futuros profesionales. Que comprendamos lo que son imágenes satelitales y lo útil que son para la

conservación de nuestro planeta. Conocer la importancia de las imágenes satelitales.

2. MARCO TEORICO

- Teledetección

Conocida comúnmente como percepción remota, la teledetección es la técnica que permite obtener información sobre un objeto, superficie o fenómeno a través del análisis de los datos adquiridos por un instrumento que no está en contacto con él. Se basa en que cada objeto, área o fenómeno emite un espectro electromagnético específico, en función de su propia naturaleza y de las radiaciones que recibe. La reflectancia de ese espectro electromagnético se denomina firma espectral, la cual hace distinguible a ese objeto, superficie o fenómeno de los demás.

Por lo general los datos son recogidos a través de sensores instalados en plataformas aerotransportadas o en satélites artificiales, los cuales captan la radiancia emitida o reflejada, obteniéndose una imagen, habitualmente en falso color con una banda para cada una de estas regiones del espectro. Los avances en tecnología han permitido contar con instrumentos cada vez más precisos basados en electrónica y experimentación con materiales que permiten obtener información cada vez más completa contenida en imágenes satelitales.

Imagen espectral de la Bahía de Santander (Cantabria) tomada por el satélite LandSat de la NASA.

http://es.wikipedia.org/wiki/NASA

http://es.wikipedia.org/wiki/LandSat

http://es.wikipedia.org/wiki/Cantabria

http://es.wikipedia.org/wiki/Bah%C3%ADa_de_Santander

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_satelital

http://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Material

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiancia&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor

http://es.wikipedia.org/wiki/Firma_espectral

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Reflectancia&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico


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Satélites de detección más comunes

a. Meteorológicos–climáticos-oceanográficos

o Meteosat-Goeso NOAA-POES (AVHRR)o Seawifso Quickscat (Seawinds)o Envisat (Meris)o Terra-Aqua (Modis, Aster)o ERSo Radarsat

Un sistema de Teledetección está compuesto por

o Fuente de energía o iluminación.o Radiación y la atmosferao Interacción con el objetoo Detección de la energía por el sensoro Transmisión, recepción y procesamientoo Interpretación y análisis.o Aplicación


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- Perturbaciones atmosféricas de las radiaciones

Las condiciones en que se producen el paso de las radiaciones electromagnéticas a través de las atmósfera, cuestión esencial en las técnicas de teledetección, depende tanto de la capacidad de las distintas capas atmosféricas para permitir el paso de las ondas como de la longitud de la onda de la radiación.

Ciertos elementos que forma parte de la atmósfera, como el vapor de agua, el dióxido de carbono el ozono, a las distancias bandas del espectro no se ven afectadas, en determinadas longitudes de onda o ventanas, en ellas la radiación se trasmite sin que exista perdida por absorción atmosférica.

Existe por lo tanto perturbaciones que se produce a causa del fenómeno de la absorción atmosférica. Se puede definir como el efecto que se produce cuando un cuerpo recibe una radiación electromagnética, absorbiendo parte de la energía en diversas bandas del espectro, dependiendo de su composición química. De esta forma, y por efecto de la absorción, la radiación incidentes y la reflejada en un cuerpo contiene longitudes de onda diferentes.


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En realidad la atmósfera actúa como un filtro que absorbe determinadas longitudes de onda, llegando en alguna banda a la absorción total; mientras que por e contrario, en determinadas zonas del espectro es transparente al paso y a la transmisión de radiación electromagnética.

Las regiones del espectro en las que la absorción es muy reducida se denomina ventanas, en esas longitudes de onda es posibles la aplicación de las técnicas de teledetección en la superficie terrestre. Los sensores instalados a bordo de los satélites trabajan precisamente en las longitudes de onda de las ventanas, en las que la radiación pasa con mayor facilidad. La menor absorción se produce en las bandas visibles que resultan en la práctica transparente y en el infrarrojo cercano. En la banda de microondas no se produce perturbaciones, por ello las emisiones radar se propagan con suma facilidad.

- El espectro electromagnético

El espectro electromagnético está formado por el conjunto de todas las ondas electromagnéticas, consideras en el orden creciente de su longitud de onda. Se extiende desde las de menor longitud de onda, como son los rayos cósmicos, los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Las unidades de medida del espectro son el micrómetro (m) unidad de longitud equivalente a una millonésima parte de un metro, y el nanómetro (nm), equivalente a una millonésima parte de un metro. Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa. Las características propias de cada tipo de onda no solo son su longitud de onda, sino también su frecuencia y energía.

El espectro electromagnético se divide en: (empezando de con la que tiene mayor longitud de onda)


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- Las ondas de radio (espectro radial): Se utilizan no sólo para llevar música, sino también para transportar la señal de televisión y los teléfonos celulares.

Este espectro abarca desde las ondas de:

Muy Baja Frecuencia (VLF): para enlaces de radio a gran distancia Frecuencias Bajas (LF): para enlaces de radio a gran distancia, especialmente en la

navegación marítima y aérea. Frecuencias Medias (MF): son ondas utilizadas en la radio difusión Alta Frecuencia (HF): para comunicaciones a media y larga distancia. Frecuencias Muy Altas (VHF): se utilizan en Televisión y radio en FM, entre otros. Ultra Alta Frecuencia (UHF): se utilizan en Televisión, radio comunicación. Frecuencia Superaltas (SHF): se utilizan en sistemas de radar, radio comunicación. Frecuencia Extra Altas (EHF): se utilizan en sistemas de radar, radio comunicación.


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Nota: UHF, SHF y EHF abarcan un rango de frecuencias que comprende las microondas y los rayos infrarrojos.

- Las Microondas

Se usan en el radar y otros sistemas de comunicación, así como en el análisis de detalles muy finos de la estructura atómica y molecular. Se generan mediante dispositivos electrónicos.

- La radiación Infrarroja

Se subdivide en tres regiones, infrarrojo lejano, medio y cercano. Los cuerpos calientes producen radiación infrarroja y tienen muchas aplicaciones en la industria, medicina, astronomía, etc.

- La luz visible

Es una región muy estrecha pero la más importante, ya que nuestra retina es sensible a las radiaciones de estas frecuencias. A su vez, se subdivide en seis intervalos que definen los colores básicos (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta).

- Radiación Ultravioleta

Los átomos y moléculas sometidos a descargas eléctricas producen este tipo de radiación. No debemos de olvidar que la radiación ultravioleta es la componente principal de la radiación solar.La energía de los fotones de la radiación ultravioleta es del orden de la energía de activación de muchas reacciones químicas lo que explica muchos de sus efectos.

- Rayos X

Si se aceleran electrones y luego, se hacen chocar con una placa metálica, la radiación de frenado produce rayos X. Los rayos X se han utilizado en medicina desde el mismo momento en que los descubrió Röntgen debido a que los huesos absorben mucho más radiación que los tejidos blandos. Debido a la gran energía de los fotones de los rayos X son muy peligrosos para los organismos vivos.

- Rayos Gamma


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Se producen en los procesos nucleares, por ejemplo, cuando se desintegran las sustancias radioactivas. Es también un componente de la radiación cósmica y tienen especial interés en astrofísica. La enorme energía de los fotones gamma los hace especialmente útiles

para destruir células cancerosas. Pero son también peligrosos para los tejidos sanos por lo que la manipulación de rayos gamma requiere de un buen blindaje de protección.


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- Firma Espectral

Diferentes tipos de superficies, como el agua, la tierra desnuda o la vegetación, reflejan la radiación de manera distinta en varios canales. La radiación reflejada en función de la longitud de onda se llama firma espectral de la superficie.

a. Gráficos de firmas espectrales del agua, la tierra y la vegetación.

La vegetación presenta una reflexión considerablemente elevada en el canal infrarrojo cercano 4 y una baja reflexión en el canal visible rojo 3. De esta manera podemos distinguir las áreas cubiertas de vegetación de la tierra desnuda. La diferencia de reflexión en los canales 3 y 4 es mayor para las áreas cubiertas de vegetación e insignificante para la tierra desnuda.

b. Las firmas espectrales se procesan como valores digitales en el escáner por satélite

He aquí un ejemplo hipotético de cómo el satélite LANDSAT puede registrar agua, vegetación verde y suelo desnudo.


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La reflexión del suelo desnudo aumenta ligeramente de la gama visible a la infrarroja del espectro. Existen grandes diferencias entre los distintos tipos de suelo, de tierra seca y húmeda. Las distintas composiciones minerales de la superficie también se reflejan en la firma espectral. En la ilustración sólo se muestra una curva media para el suelo desnudo (tierra).

En términos generales, el agua sólo refleja la gama de luz visible. Como el agua casi no se refleja en la gama cercana al infrarrojo, se distingue muy bien de otras superficies. Estas superficies acuáticas aparecerán claramente delimitadas como áreas oscuras (valores de píxel bajos) en imágenes registradas en la gama cercana al infrarrojo. La firma espectral de las plantas verdes es muy característica. La clorofila de una planta en crecimiento absorbe la luz visible y especialmente la luz roja para usarla en la fotosíntesis, mientras que la luz cercana al infrarrojo es reflejada de manera muy eficaz ya que a la planta no le sirve. Mira la ilustración. De esta manera, las plantas evitan calentarse innecesariamente y perder jugos a través de la evaporación. Por tanto, la reflexión de la vegetación en las gamas cercana al infrarrojo y visual del espectro varía considerablemente. El grado de diferencia revela cuánta área está cubierta de hojas en crecimiento (índice de hojas verdes).

- Tipos de resoluciones de imágenes de satélites


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La salida de radiación (emitida o reflejada) de la superficie terrestre es un fenómeno continuo en cuatro dimensiones: espacio, tiempo, longitud de onda y radiación (total de energía radiada por unidad de área y por ángulo sólido de medida).

La habilidad para discriminar información de detalle que tiene un sensor se recoge en función de esas cuatro propiedades:

Resolución espacial. Es el tamaño del píxel o unidad de longitud más pequeña que identifica el sensor, es decir, la dimensión del objeto independiente más pequeño que podrá aparecer en la imagen. En algunos casos se emplea un concepto relacionado con el píxel, sin ser lo mismo: IFOV (campo instantáneo de visión), que es la sección angular, dada en radianes, observada en un momento determinado. Una alta resolución espacial es de gran utilidad cuando el detalle espacial es crucial en el estudio al que se destina, como es el caso de las explotaciones mineras.

Resolución espectral. Indica el número y anchura de las bandas espectrales en las que el sensor puede captar radiación electromagnética. Es importante en el caso de la estimación de cosechas, pues permite discriminar diferentes cultivos o rendimientos de los mismos. En principio cuanta más bandas incluya un sensor, mejor, ya que cada banda constituye una variable para caracterizar la superficie captada; también es favorable que estas bandas sean estrechas para que aumente su poder discriminante, pues si las bandas son muy anchas, van a recoger valores promediados que ocultarán elementos de diferenciación. Resulta mucho más informativo contar con 3 bandas (rojo, verde y azul) en el visible que con una sola banda (fotografía en blanco y negro). El número de bandas y su localización en el espectro va a depender de los objetivos que se pretendan cubrir con la puesta en funcionamiento del sensor.

Resolución radiométrica. Hace referencia a la sensibilidad del sensor, a su capacidad para detectar variaciones en la magnitud de medida de energía con la que trabaja, es decir, al número de intervalos de intensidad que pueden captarse. Cuanto mayor sea la precisión radiométrica mayor número de detalles podrán captarse en la imagen.

Resolución temporal. Indica el intervalo de tiempo entre cada imagen obtenida por la plataforma, es decir, la periodicidad con la que el sensor adquiere imágenes de la misma porción de la superficie terrestre. Adquiere vital importancia en los satélites meteorológicos. Es de media hora como máximo en el caso de los satélites geosíncronos y variable en el caso de los satélites heliosíncronos. Como recientemente se han desarrollado satélites de muy alta resolución espacial con sensores orientables (la zona de la que captan imágenes es relativamente independiente de la posición que ocupe el satélite), la resolución temporal pasa a ser algo más flexible.


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A mayor resolución espacial, disminuye habitualmente la resolución temporal y es previsible que se reduzca también la espectral. El aumento en cualquiera de las cuatro resoluciones supone un incremento importantísimo en el volumen de datos que el sensor debe preprocesar y enviar a las estaciones terrestres.

La aparición de sensores de orientación modificable ha permitido compatibilizar las altas resoluciones espacial y temporal a costa de una toma de imágenes no sistemática.

Debe evitarse relacionar resolución espacial con calidad de las imágenes, pues cada sensor tiene la resolución óptima para los objetivos que se pretenden cubrir; así, los satélites meteorológicos se utilizan para analizar fenómenos muy dinámicos y por ello necesitan una gran resolución temporal (30 minutos) y una imagen de gran tamaño (todo el planeta), con píxeles grandes (resolución espacial baja).

- Tipos de sensores

Una clasificación básica de los sensores diferencia entre sensores activos (generan su propia radiación y la reciben rebotada) y sensores pasivos (reciben radiación emitida o reflejada por la Tierra).

Entre los sensores pasivos destacan: los fotográficos (cámaras fotográficas instaladas en plataformas aéreas), los exploradores o radiómetros de barrido (sensores óptico-electrónicos que ‘barren’ u oscilan en dirección perpendicular a la trayectoria del satélite; son los más habituales en teledetección), los exploradores de empuje (sensores óptico-electrónicos que, a diferencia de los exploradores de barrido, no oscilan en dirección perpendicular a la trayectoria sino que siguen la trayectoria del satélite), las cámaras de vídeo (mejoran la resolución de los anteriormente mencionados ya que amplían la señal recibida) y los radiómetros de microondas (sensor óptico-electrónico que opera en rangos del espectro visible de longitudes de onda largas, evitando así los problemas derivados de las condiciones atmosféricas y de iluminación). Los espectrómetros de imagen constituyen una nueva generación de instrumentos cuya misión es obtener imágenes en un gran número de bandas espectrales (entre 64 y 210 bandas a intervalos de 10-20 m) obteniendo un espectro casi continuo de radiación.

Por lo que se refiere a los sensores activos, actualmente se dispone del radar y el lídar (basado en tecnología láser). El radar es un radiómetro de microondas de naturaleza activa, es decir, que a diferencia del descrito en el punto anterior, se encarga de emitir la señal para luego interpretar la respuesta; trabaja en una banda comprendida entre 1 mm y 1 m; debido a su capacidad para trabajar ante cualquier condición atmosférica, su uso se


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ha extendido mucho, especialmente en zonas con cobertura nubosa persistente. El lídar es un sensor similar al anterior, pero que emite pulsos de luz polarizada de longitudes de onda mucho más pequeñas, en la franja del espectro correspondiente al ultravioleta y al infrarrojo cercano.

En función de la orientación con la que el sensor capta las imágenes se distingue entre: sensores de orientación vertical, habitual en satélites de resolución espacial baja (METEOSAT) o media (LANDSAT); de orientación oblicua, típica del radar; y de orientación modificable, que aparece en los sensores de alta resolución (a partir del SPOT-IHV) y en los que se dispone por encargo la orientación, lo que permite mantener unas elevadas resoluciones espacial y temporal (tiempo de revisita); no obstante, su inconveniente es que es difícil encontrar imágenes a posteriori, ya que solo se toman aquellas imágenes que se han encargado previamente.

- Tipos de plataformas de teledetección espacial

Los satélites han resultado ser muy útiles para el desarrollo de sistemas de teledetección. La Agencia Espacial Europea (ESA), la NASA de Estados Unidos y las organizaciones espaciales de otros países, como India (ISRO), Japón (JAXA, antigua NASDA), China (CASC) y Rusia (IKI) han lanzado satélites de observación terrestre, tanto geosíncronos o geoestacionarios como heliosíncronos. Estos sistemas de teledetección se emplean de forma habitual para el reconocimiento, la confección de mapas y la observación de los recursos y el medio ambiente de la Tierra. También se han empleado para explorar otros planetas (véase Astronáutica).

Los satélites estadounidenses LANDSAT han proporcionado una enorme cantidad de información sobre la Tierra y se han convertido en el proyecto más fructífero de teledetección, alcanzando, solo hasta 1980, una cobertura de 32 millones de km2 y un total de 965.000 imágenes adquiridas, con un tamaño de píxel de 0,62 hectáreas. El primero, el Landsat-1, se lanzó en 1972; el Landsat-7, en 1999. El Landsat-5 produce imágenes de casi toda la superficie terrestre una vez cada 16 días.

Los satélites franceses SPOT (Système Probatoire d’Observation de la Terre) han sido desarrollados por el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES) francés, en colaboración con Bélgica y Suecia. Son ya cinco los lanzados y tres están en la actualidad en órbita. Algunos facilitan imágenes que muestran objetos de tan solo 100 m2 de superficie.


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Existen numerosos satélites meteorológicos, como la serie europea Meteosat, que emplean sistemas de teledetección para producir imágenes que se utilizan en la predicción meteorológica (véase Meteorología). Los sensores remotos de estos satélites pueden seguir el movimiento de los diferentes tipos de nubes y registrar los cambios de temperatura en la atmósfera, el contenido de vapor de agua en el aire, la precipitación acumulada, la velocidad de los vientos o la temperatura del mar. Otros satélites de observación meteorológica son GOES (EEUU), GMS (Japón), INSAT (India), METEOR (Rusia), NOAA (EEUU) o FENGYUN (China).

- Tratamiento de Imágenes de Satélites

1. Tratamiento visual. Los valores que nos devuelven los sensores digitales son transformados a intensidades de luz, generándose así productos casi fotográficos, susceptibles de interpretación visual. Es comúnmente utilizado en la elaboración de cartografía geológica, mapas de vegetación y morfología urbana (planos).

2. Tratamiento digital. Gracias al enorme desarrollo de disciplinas como la ingeniería informática y las telecomunicaciones, han sido posibles mejoras muy importantes, tanto desde el punto de vista cuantitativo como cualitativo, a la hora de procesar la información satelital. Este tipo de tratamiento aprovecha la conversión analógica-digital realizada en el satélite para, mediante el uso de herramientas de software y hardware, automatizar y agilizar las tareas de interpretación de las imágenes. Mediante estas técnicas, cada uno de los píxeles que componen las imágenes son tratados de forma independiente, de modo que, a cada uno y en función de la variable que se esté utilizando, el software empleado le asigna un valor de Nivel Digital concreto. El Nivel Digital (ND) es el valor numérico que refleja el valor radiado por el objeto en el momento de ser tomada la imagen. Dicho valor numérico queda almacenado en cada píxel.

El método de tratamiento digital resulta más fiable y aporta más posibilidades de explotación de la información; sin embargo, requiere una mayor inversión económica que el analógico.

Hay dos clases de imágenes: las VIS y las IR.

Una imagen visible (VIS) es aquella que toma un satélite en el llamado canal o banda visible. En este canal, el satélite ‘ve’ la Tierra como una persona la vería si estuviera dentro del satélite mirando por la ventanilla: se captan los objetos dependiendo de cómo reflejan la luz solar, es decir, de su capacidad para reflejar los rayos solares. Este


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es un inconveniente, pues es imposible tener imágenes del periodo nocturno; los canales de televisión en sus informativos meteorológicos no suelen usar estas imágenes.

Una imagen infrarroja (IR) es la que un satélite toma en el llamado canal o banda infrarroja. Como todos los cuerpos están a una determinada temperatura, emiten radiación térmica, aunque el ojo humano, sensible a la luz visible o ‘blanca’, no pueda verla. En este canal, el satélite detecta esos focos térmicos y es capaz de generar mapas térmicos de las superficies emisoras terrestres que esté explorando y posean una temperatura de brillo. Al ser independiente que los objetos y estructuras estén iluminadas por el Sol, hay información en el canal IR durante las 24 horas del día y por ello los canales de televisión suelen usar estas imágenes en sus informativos. Aunque las imágenes IR se suelen representar en una escala de grises, se han tomado estos convenios: a mayor temperatura de emisión, tonalidad más oscura. Es conveniente hacer el análisis de la imagen IR observando su homóloga VIS durante el día.

Las herramientas informáticas con las que actualmente se cuenta para el tratamiento de imágenes satelitales abarcan multitud de productos de muy diversa naturaleza. Entre las herramientas hardware (componentes físicos de los equipos informáticos) se considera a las unidades de distribución; como ya se ha indicado, los sensores instalados en los satélites hacen una primera transformación de las imágenes y los formatos de lectura pasan de datos analógicos a digitales. Estos datos, para poder pasar por todo el proceso de interpretación, han de distribuirse en formatos legibles a la mayoría de los usuarios. Los formatos de distribución más comúnmente utilizados son: para el tratamiento visual, las películas en negativo, las películas en positivo y el formato papel; para el tratamiento digital destacan las cintas magnéticas, las cintas de cartucho, los CD-ROM y los DVD.

También entre las herramientas hardware deben tenerse en cuenta, por un lado, las unidades de almacenamiento y tratamiento de imágenes, que son las CPU de los ordenadores, cuyas dimensiones pueden variar en gran medida en función de las dimensiones de los proyectos; y, por otro lado, las unidades de salida de imágenes, que hacen referencia a dos tipos: los que presentan las imágenes en pantallas, ya sean las pantallas LCD de los móviles de última generación o los monitores de un ordenador personal, y los que ofrecen salidas en papel, como una impresora o un plotter.

Tan importantes como las anteriores son las herramientas software (unidades lógicas de los equipos informáticos). Actualmente hay una gran variedad de programas informáticos que sirven para el tratamiento de las imágenes digitales. Son de naturaleza muy variada en función de los fines que se persigan, aunque de forma esquemática se pueden definir tres tipos: los que tienen como única finalidad el dotar a las imágenes de la suficiente calidad


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visual para que el intérprete, experto o principiante, sea capaz de interpretar lo que en ella se muestra (programas como Adobe Photoshop, Quark Express, PaintshoPro); los que no persiguen la calidad visual de las imágenes, sino el contenido de la información digital que cada uno de los píxeles contiene (Erdas Imagine, ENVI, ILLWIS); y los Sistemas de Información Geográfica, importantes en la explotación y corrección de los resultados obtenidos en un proyecto de teledetección.

La realización de estudios en campos relacionados con la agricultura, geología, minería, obras públicas, estudios medioambientales, etc., requiere la utilización de técnicas multidisciplinares con el fin de cuantificar diversas características del terreno. Así el tratamiento de imágenes de teledetección capturadas desde satélites artificiales es, en el contexto de su integración en los Sistemas de Información Geográfica (SIG), una herramienta útil, por ejemplo, para la cartografía, caracterización y gestión de los recursos forestales. En esta línea, desde el Departamento de Geografía y Ordenación del Territorio surge la posibilidad de utilizar los recursos técnicos de los Servicios de Apoyo a la Investigación (Centro de Tratamiento Digital de Imagen y Laboratorio de Ciencias Histórico-Geográficas) para la realización de trabajos de cartografía temática, integrando la información de imágenes de satélite junto con medidas de campo. Así en una primera fase en el Centro de Tratamiento Digital de Imagen se llevó a cabo el preprocesado de la información contenida en las imágenes del satélite Landsat 5 Thematic Mapper.

Para estudios de fotointerpretación, se puede realizar una combinación de las 3 bandas espectrales que mejor identifiquen los materiales de interés, obteniendo así una imagen en Falso Color.

Composición en falso color de la imagen Landsat 5 Thematic Mapper tomada sobre los Altos Valles occidentales oscenses, el 10 de octubre de 1985. La asignación de colores utilizada es: rojo para la banda 4 (infrarrojo próximo), verde para la banda 5 (infrarrojo medio) y azul para la banda 3 (rojo, visible); en consecuencia, en tono marrón/anaranjado aparece el espacio arbolado, el matorral hacia pardo-verdoso, los pastos amarillo-anaranjado y la roca desnuda en blanco y blanco azulado.


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Para cuantificar la distribución de los distintos elementos del terreno hay que realizar una corrección geométrica de las imágenes originales, debido a las condiciones en que el satélite captura los datos, así como a la orografía del terreno. Esto se lleva a cabo mediante la selección de unos puntos de control de coordenadas conocidas y calculando la transformación que luego se aplicará a toda la imagen.

Por otro lado, para la realización de una clasificación automática hay que corregir la señal que llega al satélite de todos aquellos factores que alteran la respuesta enviada por cada uno de los materiales. Por ello se debe efectuar una corrección radiométrica que elimine tanto la alteración producida por el efecto de la difusión atmosférica como la influencia de la orografía del terreno, ya que esta última hace que no haya una iluminación uniforme en toda la superficie, lo cual impediría utilizar un criterio común de clasificación para aplicar sobre toda la imagen.


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A la izquierda, un sector de la banda 5 una vez georreferenciada y antes de eliminar la distorsión radiométrica debida a las variaciones en la geometría de la iluminación y la pendiente del terreno. Una vez corregida, mediante el mapa de iluminación generado para el momento de captura de la imagen a partir del Modelo Digital del Terreno (MDT), se observa en la imagen de la derecha el planchado resultante, que contrasta con el efecto tridimensional que confiere, antes del proceso, el papel del relieve.

- Tipos de imágenes satelitales

La División de Imágenes Satelitales (ISAT) con base en un Convenio con la Comisión Nacional de Actividades Espaciales desarrolla trabajos de investigación en el área del procesamiento de imágenes satelitales. El tipo de imágenes pueden ser Landsat:

1. Spot2. Radar3. Aster4. Ikonos5. Quickbird

Imágenes satelitales y ráster.- estas imágenes son obtenidas por teledeteccion satelital y por ondas de barrido a varios km. de la superficie terrestre. Las escalas y resoluciones dependen del tipo de satélite de donde se obtiene la imagen generalmente se usa para extensiones mayores a 10 km2.


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- Aplicaciones en Ingeniería y Otros

Las imágenes satelitales y sus aplicaciones comienzan a divulgarse, y su costo y nivel de detalle finalmente las hacen accesibles para su uso en general.

En los últimos treinta años la información captada y transmitida por satélites en órbita polar o estacionarios se ha convertido en un elemento de uso diario a nivel masivo en áreas de aplicación inmediata como comunicaciones, meteorología, detección de catástrofes, etc

a) Tecnologías satelitales para la industria del petróleo y el gas:

Para los proyectos de exploración, producción y desarrollo de petróleo y gas, es optimisado el costo y los beneficios de tiempo de las tecnologías de imágenes satelitales y GIS con la impresionante e inigualable calidad y precisión de imágenes suministradas por el Satellite Imaging Corporation..

b) Diseño, desarrollo, actualización y mantenimiento de Sistemas de Información geográfica.

c) Aplicación de las tecnologías de Teledetección y SIG a la gestión de los recursos hídricos.

d) Aplicaciones de la teledetección y los SIG en el estudio de los riesgos naturales y la gestión integrada de playas

e) La aplicacion de la teledetección en la pesca.

f) En la agricultura

Las imágenes satelitales y sus aplicaciones comienzan a divulgarse, y su costo y nivel de detalle finalmente las hacen accesibles para su uso por técnicos, productores y comercios agropecuarios. Existen libros que detallan el funcionamiento y alcances de esta tecnología, explicando de forma sencilla los procesos de obtención de imágenes satelitales, procesamiento y posterior interpretación. se mencionan las aplicaciones para el sector agrícola, desde las más extendidas en la actualidad, como la Agricultura de

http://www.satimagingcorp.es/svc/gismapping.html

http://www.satimagingcorp.es/svc/imaging.html


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Precisión y la elaboración de índices Verdes hasta aquellas con gran potencialidad aún no implementadas.

La vida en nuestro planeta se encuentra ampliamente determinada por el océano. Los mayores cambios de energía se presentan entre la atmósfera y la tierra, pasando a través de la superficie del océano y obtenemos como resultado el clima determinado por este intercambio.

Afortunadamente, el programa satelital nos provee información oceanográfica y meteorológica en tiempo real, de manera que es posible monitorear sus parámetros físicos. Para ello, muchas técnicas son empleadas en la investigación de los océanos, una de ellas es la Percepción Remota, mediante la cual se obtienen los datos de la superficie del planeta mediante los sensores remotos instalados en los satélites u otros sistemas aéreos.

Dentro de este marco el Instituto del Mar del Perú viene utilizando las técnicas de Percepción Remota con la adquisición del Sistema HRPT a principios de 1998, el cual tiene una capacidad de recepción de información de los satélites NOAA en 5 bandas (visible, cercana al infrarrojo y infrarrojo) con una resolución espacial de 1.21 Km2 . Además este sistema tiene la capacidad de captar información de SeaWIFS.

El producto de tales imágenes son cartas de TSM que son correlacionadas con las cartas de distribución de recursos pelágicos que se obtienen en los cruceros de evaluación o en diversas exploraciones; para encontrar una correlación entre los focos de concentración de recursos con áreas de una determinada TSM.

- Materiales y Metodología


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Los Satélites NOAA

Pertenecen a la Administración Nacional de Oceanografía y Atmósfera de los Estados Unidos de América. Se encuentran a una altura de 833 km sobre la superficie de la Tierra, en órbita polar, es decir, órbitas que pasan sobre los casquetes polares, de forma que pasan por alguna parte de nuestra cobertura un mínimo de cuatro veces al día cada uno. En la actualidad se encuentran operativos tres: el NOAA 12, el 14 y el 15.

A bordo llevan una serie de sensores para el estudio de los océanos, la tierra, la columna de atmósfera y el espacio exterior. De ellos, sin duda el más conocido es el AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer),que obtiene imágenes de la superficie del planeta en cinco bandas espectrales (cinco estrechos segmentos del espectro electromagnético).

Su resolución radiométrica es muy elevada, con capacidad para distinguir un margen dinámico de 1024 niveles de energía distintos en cada banda. Ello permite detectar, en las bandas térmicas, variaciones de 0.1ºC.

Aunque la sucesión de valores de longitud de onda es continua, suelen establecerse una serie de bandas en donde la radiación electro - magnética manifiesta un comportamiento similar. La organización de estas bandas de longitudes de onda o frecuencia se denomina Espectro Electro - magnético. Comprende, desde las longitudes de onda más corta (rayos gamma, rayos X), hasta las kilométricas (telecomunicaciones). Las unidades de medida más comunes se relacionan con la longitud de onda. Para las más cortas se utilizan micras, mientras las más largas se miden en centímetros o metros.


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Otros sensores a bordo de los satélites NOAA son el TOVS (TIROS Operational Vertical Sounder), que en realidad está formado por tres sensores (una sonda de radiación infrarroja de alta resolución, la HIRS/2, una sonda estratosférica, la SSU, y una sonda de microondas, la MSU) que actúan a modo de sonda para analizar la columna de atmósfera bajo el satélite, el SEM (Space Environment Monitor), que mide el flujo de partículas solares (alfa, protones, electrones), su espectro y la energía total en el punto del espacio que ocupa el satélite, y el sistema ARGOS de recogida de datos de boyas oceanográficas, dispositivos de investigación para seguimiento y monitorización remota y sistemas de seguridad.


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- Características del sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer):

Resolución espacial de 1,1 km. en el nadir de la observación.Resolución espectral de 5 bandas (visible, infrarrojo cercano y 3 en el infrarrojo térmico).

Resolución radiométrica de 10 bits (1023 niveles distintos). Resolución temporal de aproximadamente 2 imágenes diarias por satélite (en nuestra

estación). Anchura de las imágenes 2700 km. (aproximadamente).

Los usos de los datos del sensor AVHRR :

Aplicaciones Hidrológicas : Cartografía de zonas de nieve, extensiones de agua en riadas, humedad del suelo.

Recursos Renovables : NDVI, Detección y seguimiento de incendios. Análisis de Usos de Suelo : Efectos urbanos. Aplicaciones Geológicas : Basándose en propiedades absortivas de las distintas litologías

se han obtenido cartografías litológicos, tectónicos. Riesgos Naturales : Volcanes, Terremotos, Inundaciones, Incendios. Aplicaciones Marítimas : SST, Calidad de aguas, Turbidez de aguas, Mareas negras,

Surgencias. Aplicaciones Climáticas : Tormentas, Nubosidad, Vientos.

- Estación SMARTech

La antena SMARTech captura datos de satélite y convierte la transmisión del satélite a una señal digital. La señal pasa a los circuitos de radio de la estación de trabajo PC o UNIX.

Los datos del satélite se almacenan entonces en el disco duro del ordenador, a un dispositivo de almacenamiento o pasa a través de la red. La estación SMARTech incluye una


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antena GPS (Trimble) que corrige los datos de reloj del satélite y garantiza una corrección de imagen precisa.

- La recepción de la señal HRPT

Con nuestra Estación de Recepción SMART podemos recibir la señal de la serie de satélites NOAA 12,14 y 15 mediante el programa SMARTrack®, el cual tiene la capacidad de recepcionar información de SeaWIFS.

- Procesamiento de imágenes NOAA

El procesamiento de las imágenes se realiza con el software ERDAS Imagine 8.3.1, el cual cuenta con diversos módulos de procesamiento: HRPT y MET.

Las cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM) son elaboradas desde la imagen cruda recepcionada, a la cual se le somete a una calibración por el sistema y una rectificación


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geométrica. El cálculo de la TSM se realiza utilizando el algoritmo matemático Split Night Multi-Channel Sea Surface Temperature.

- Resultados


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Cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM)

Las cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM) son elaboradas desde la imagen cruda recepcionada, a la cual se le somete a una calibración por el sistema y una rectificación geométrica. El calculo de la TSM se realiza utilizando el algoritmo matemático Split Night Multi-Channel Sea Surface Temperature.

Con las cartas de TSM ha sido posible el Monitoreo del Evento ¨El Niño¨ en la costa peruana y en zonas específicas (puertos y caletas), desde febrero de 1998.


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El seguimiento de los recursos pelágicos, mediante la interrelación entre la información obtenida en los cruceros de evaluación hidroacústica y las cartas de TSM.

Cartas Promedio de TSM y ATSM


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Con la información diaria de TSM se elaboran cartas promedio semanal, por cuadrado MARSDEN (1º x 1º) , y cartas de Anomalías Térmicas (ATSM), obtenidas en base a los promedios patrones con que cuenta el IMARPE.

Monitoreo de Laguna "La Niña"

La Laguna ¨La Niña¨ se forma como producto de las torrenciales lluvias que provocó el evento ¨El Niño¨1997-98 en los meses de febrero y marzo de 1998, en la zona de los desiertos de Sechura. Tiene sus orígenes en el represamiento de los enormes caudales de los ríos Piura, La Leche y Cascajal, Olmos, Motupe, sumados a ello las lagunas de Ramón, Ñapique, entre otros y por la configuración de la topografía de la zona lo que favoreció su formación. El nombre de esta laguna se debe a que se origina dentro del episodio de ¨El Niño¨.

La forma y extensión de la laguna ha sido posible observarse mediante la utilización de imágenes de alta resolución de los satélites polares NOAA.

El área máxima que logró alcanzar esta laguna fue de 2 326 km2 en el mes de marzo, a fines de diciembre se registró un área de 1 082 km2, lo que representa la pérdida de 53,48% de su extensión en siete meses de monitoreo

- Localización de Incendios forestales


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A fines de noviembre de 1998, se presentó un incendio forestal en los bosques de Piura, el cual fue detectado por el sistema satelital HRPT, mediante los sensores AVHRR de los satélites NOAA, el siniestro ocurrido en el distrito de La Matanza, provincia de Morropón, ha sido monitoreado con fines de estudio y vigilancia.

La realización del presente trabajo se hizo teniendo en cuenta, que para detectar incendios por medio del sensor AVHRR del satélite NOAA, se utilizan los contrastes que se producen en el canal 3 del sensor (canal térmico).

En este canal los pixeles correspondientes a las zonas de incendios se saturan, resaltando así sobre el resto de los pixeles; pudiéndose de esta forma localizar las zonas de incendios.

Las imágenes corresponden a una combinación de bandas 3-2-1, de la escena NOAA 14, que han sido capturadas con una antena SMARTech, y las imágenes procesadas con el software ERDAS Imagine 8.3.

- Otros Productos

A fines de abril de 1999 se produjo una varazón de peces en la zona de Pisco, la cual estuvo asociada a procesos de contaminación marina, esta alteración se pudo detectar utilizando imágenes en falso color de la combinación de las bandas 3, 2 y 1, las cuales fueron corregidas radiométricamente. Pudiéndose observar diferentes tonalidades, los cuales pueden ser asociados a focos contaminantes (sólidos en suspensión).

- Perspectivas


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El IMARPE está en proceso de adquirir información de SeaWIFS en tiempo no real, con lo que se obtendría información de ¨clorofila¨, para elaborar un modelo que nos permita el seguimiento de la pesquería pelágica.

Para el estudio de zonas costeras sé está adquiriendo imágenes de radar (ERS), a fin de estudiar los diferentes procesos que ocurren en dicho medio.

Con la información proveniente del Sistema ARGOS, que todas las embarcaciones pesqueras brindarán, se realizará el monitoreo del movimiento de la flota asociado a la TSM y otras variables.


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imagines satelitales

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