Principios básicos de la Percepción Remota

Dr. Hugo R. Zerda

Definiciones de Percepción Remota 1.

Es la adquisición de información acerca de un objeto sin estar en contacto físico con él (Sabins 1977).

2.

Es la medición o adquisición de información sobre alguna propiedad de un objeto o fenómeno por un instrumento de registro que no está en contacto físico con el objeto bajo estudio (Colwell 1983).

3.

Es el arte y la ciencia de obtener información sobre un objeto, zona o fenómeno, a través del análisis de información obtenida por un dispositivo que no se encuentra en contacto con el objeto, zona o fenómeno en investigación (Lillesand y Kiefer 1987).

Elementos Fundamentales en la Percepción Remota En todas las definiciones se observa que existen en común: 1. Una fuente emisora 2. Un objeto a estudiar 3. Un sistema capaz de captar información 4. Distancia entre el objeto a estudiar y el sistema que capta la información

Conceptos Básicos de la Percepción Remota

Clasificación de los Sensores Remotos según el tipo de fuente de energía que utilizan 1.

Activos: el sistema tiene su propia fuente emisora de energía – RADAR (microondas) – LIDAR (laser): Light Detection and Ranging

2.

Pasivos: la fuente emisora de energía es externa al sistema (p.ej.: sol) – Fotografías aéreas (pancromáticas, color normal, IR-byn, IR-color) – Imágenes Landsat, SPOT (sensores electro-ópticos)

Conceptos Básicos de la Percepción Remota

* Sensor (pasivo) * Fuente de energía (sol) * Blanco (tierra)

Conceptos Básicos de la Percepción Remota Espectro Electromagnético Energía Electromagnética (EEM)

Conceptos Básicos de la Percepción Remota 1. 2.

R E F L E X I Ó N

Interacción de la EEM con la Atmósfera Ventanas Atmosféricas

Conceptos Básicos de la Percepción Remota Respuesta Espectral de Diversos Tipos de Coberturas de la Tierra

Conceptos Básicos de la Percepción Remota Firma espectral: forma particular de reflejar o emitir energía que presenta un determinado objeto o cobertura. Está afectada por las características físicas o químicas del objeto que interaccionan con la EEM, varía con las longitudes de onda.

Conceptos Básicos de la Percepción Remota El flujo de Energía Electromangética que llega al sensor debe ser detectado, transformado y registrado para su posterior análisis. Detección y Transformación: propias del sistema. Registro:

Gráfico fotografías, monitor de computador. Digital soportes magnéticos variados (discos flexibles/duros, cintas, CD, DVD)

Conceptos en la Percepción Remota

RESOLUCIÓN

Concepto de Resolución en Percepción Remota 1.

2.

3.

4.

Resolución espacial: es la medida de los objetos más pequeños que pueden ser registrados por un sensor. Resolución espectral: intervalos específicos dentro del Espectro Electromagnético donde el sensor registra los datos. Resolución radiométrica: rango dinámico o valores de brillo en que se graban los datos registrados por el sensor. P.ej.: una imagen de 8 bits tiene 256 tonos de grises. Resolución temporal: periodicidad entre un registro y otro de la misma porción de superficie terrestre.

Concepto de Resolución en Percepción Remota Ejemplo para una imagen Landsat 5 TM: - Resolución espacial: 30 m x 30 m - Resolución espectral: 7 canales/bandas (k=7) - Resolución radiométrica: 8 bits (256 tonos de grises por canal) - Resolución temporal: 16 días . 3

k : 7 (número de canales )

. k

2

1

Píxel: 30m x 30 m. i Líneas j Columnas

Conceptos en la Percepción Remota

RESOLUCIÓN…AMPLIACIÓN? ZOOM?

Concepto de Resolución en Percepción Remota 

Diferencias entre resolución espacial y ampliación.

NOAA AVHRR 1 km x 1 km LANDSAT MSS 79 m x 79 m

Conceptos en la Percepción Remota

IMÁGENES COLOR Y FALSO COLOR…. DESPLIEGUE DE IMÁGENES EN UN MONITOR…

Formación de Imagenes Color y Falso Color Procesos de formación de color: 1.

Aditivo - Rojo, Verde y Azul (RVA, RGB): utilizado en los sistemas electrónicos de visualización de imágenes.

2. Sustractivo - Amarillo, Magenta y Cian (AMC, YMC): utilizado en la reproducción mecánica del color, en las artes gráficas.

Formación de una imagen color: ejemplo sensor TM LANDSAT5 Espectro electromagnético m 0.4

Planos de color del monitor Banda 5

Banda 1

0.6

Banda 2

0.8

Banda 3 Banda 4

1.0

Visible

Infrarrojo Cercano

1.2 1.4

Banda 4

1.6 Banda 5

1.8 2.0 2.2

Banda 7 Banda 3

Infrarrojo Medio

2.4 2.6

Landsat TM, Composición falso color

3.0 4.0

543 RGB

6.0

B5 en rojo B4 en verde B3 en azul

8.0 10.0 Banda 6

12.0 14.0

Infrarrojo Térmico

LANDSAT: Ciudad Capital de Santiago del Estero LANDSAT 123 RGB 123 RVA

Res. esp. 30 m

LANDSAT: Ciudad Capital de Santiago del Estero LANDSAT 321 RGB 321 RVA

Res. esp. 30 m

LANDSAT: Ciudad Capital de Santiago del Estero LANDSAT 432 RGB 432 RVA

Res. esp. 30 m

LANDSAT: Ciudad Capital de Santiago del Estero LANDSAT 453 RGB 453 RVA

Res. esp. 30 m

LANDSAT: Ciudad Capital de Santiago del Estero LANDSAT 543 RGB 543 RVA

Res. esp. 30 m

Conceptos en la Percepción Remota

CARACTERÍSTICAS DE LAS IMÁGENES DIGITALES …

Imagen Digital / Matriz Numérica Una imagen digital es en esencia una matriz numérica, compuesta por elementos (celdas/píxels) distribuidos en filas y columnas (i, j).

Columnas

Filas

Estadísticas

Estadísticas

Matriz de imagen

Imagen Digital / Matriz Numérica

Landsat TM Composición Falso color 543 RGB B5 en rojo B4 en verde B3 en azul

LANDSAT Landsat 5 : sensor Mapeador Temático TM Landsat 7 : sensor Mapeador Temático Mejorado ETM+ (Cartógrafo Temático Mejorado)

WRS II: Worldwide Reference System Path/Row Sistema de Referencia Global Órbita/Punto 001-233 órbitas, 001-248 puntos

Programas latinoamericanos

Sistemas Satelitales de Percepción Remota CBERS Brasil

Imageador de Visada Larga (WFI – Wide Field Imager) O WFI tem uma visada de 900 km no solo, que dá uma visão sinótica com resolução espacial de 260 m e cobre o planeta em menos de 5 dias. Varredor Multiespectral Infravermelho (IR-MSS – Infrared Multispectral Scanner) O IR-MSS fornecem informações mais detalhadas em uma visada mais estreita, de 120 km, com resolução de 80 e 160 m. Veja as caraterísticas detalhadas deste sensor na tabela abaixo.

Câmara de Alta Resolução CCD ( Couple Charged Device) Os sensores CCD de alta resolução A câmara CCD de alta resolução ( 20 m) tem a capacidade adicional de apontamento lateral de ±32º, que dá frequência de observações aumentada ou visão estereoscópica para uma dada region.

Sistemas Satelitales de Percepción Remota CBERS Brasil 20 m x 20 m

Sistemas Satelitales de Percepción Remota Satélite SAC-C Cámara MMRS Resolución: Bandas 1 a 5 (multiespectrales) 175 m. Producto: faja de 360 x 5000 km. (aproxim.) Banda

Azul-verdoso

2

Rango espectral 480 – 500 nm 540-560 nm

3

630-690 nm

Rojo

4

795-835 nm

IR cercano (NIR)

5

1550-1700 nm

1

Color

Verde

IR medio de onda corta (SWIR)

Cámara HRTC Resolución: Banda pancromática, 35 m. Producto: faja de 90 x 1000 km. (aproxim.)

Producto PIMH: fusión MMRS y HRTC, 35 m.

ORBITA 229 7 de julio de 2005

Sistemas Satelitales de Percepción Remota PROVINCIA DE SANTIAGO DEL ESTERO ARGENTINA

W RS (II ) LA ND SA T 7

Cobertura completa de la Provincia de Santiago del Estero Comparación MMRS SAC-C y LANDSAT 7 ETM+

MMRS: 37 MB (porción/ventana de imagen) ETM+ : 5GB (11 escenas x 472 MB)

09.03.2002

Sistemas Satelitales de Percepción Remota DESDE EL ESPACIO ÁREA DE RIEGO DEL RÍO DULCE CONVENIO UCSE-CONAE

Ciudad Capital de Santiago del Estero

6960000

Lagunas de Huyamampa

6940000

Dique Los Quiroga 6940000

Ciudad de La Banda

6920000

Ciudad Capital de SDE

6900000

6900000

6920000

Río Dulce

6880000

6880000

Res. espacial 175 m

4420000

6960000

B1: Azul, B2: Verde, B3: Rojo, B4: IR-cercano, B5: IR-onda corta

4400000

6980000

SAC-C MMRS Cámara Multiespectral de Resolución Media

4380000

6980000

4360000

4360000

IMA GEN D E S AT ÉL IT E A RG EN T IN O SA C-C CÁ MAR A MU L TI ESP EC TR A L D E RE SOL UC IÓ N MED IA M MR S FA LSO C OLOR 5 43 -R VA Fe cha : 2 6.0 6.2 00 1

4380000

4400000

4420000

dr . Hugo R. Zerda M. Sc. M ar ía de Lourdes Moreira

Sistemas Satelitales de Percepción Remota Monitoreo de la actividad vegetativa: cultivos, bosques. < act.

> act.

MMRS 543 RGB

ÍNDICE DE VEGETACIÓN

Sistemas Satelitales de Percepción Remota

Nueva generación de sensores de muy alta resolución

Sistemas Satelitales de Percepción Remota Nueva generación de sensores de muy alta resolución espacial: IKONOS (1 m x 1 m, 4 m x 4 m)

Buenos Aires, Casa Rosada y Plaza de Mayo Resolución espacial: 1 m x 1 m Modo: pancromático

Buenos Aires, La Boca Resolución espacial: 4 m x 4 m Modo: multiespectral

Sistemas Satelitales de Percepción Remota IKONOS (1 m x 1 m)

Sistemas Satelitales de Percepción Remota IKONOS (1 m x 1 m)

Plantación de cítricos (naranjas) en Brasil

Sistemas Hiperespectrales - LEWIS Hyperspectral Imaging Instrument (HSI), 220 canales. - Digital Airborne Imaging Spectrometer DAIS. Resolución: 5 m -20 m. 79 canales. - AVIRIS, Resolución: 20 m, 224 canales.

Ventajas de los datos hiperespectrales

Sistemas Hiperespectrales

Comportamiento espectral de diversas Coberturas y usos de la tierra  clasificaciones

Sensores activos

RADAR

L-Banda HV: rojo L-Banda HH: verde C-Banda: azul



Sistema activo: posee su propia fuente de emisión de energía electromagnética

RADAR en plataformas satelitales Sistema Activos: RADARSAT ( resolución espacial 8 m - 100 m) Productos: - ScanSAR Wide: 500 km x 500 km - ScanSAR Narrow: 300 km x 300 km - Wide: 150 km x 150 km - Standard: 100 km x 100 km - Fine: 50 km x 50 km

LANDSAT TM 543-RGB

RADARSAT

Sistemas Satelitales de Percepción Remota Sistema Activos: RADAR - Mapeo Topográfico por Radar (SRTM)

Modelos 3D

Tendencias en la Percepción Remota - Sensores hiperespectrales y muy alta resolución espacial. - RADAR y LASER para la producción de Modelos Digitales del Terreno (relieve y coberturas!). - Equipos de menores costos para estudios locales integrando tecnologías diversas (FAPEF-Video-GPS). SRTM: datos para análisis del terreno en SIG

Tendencias en la Percepción Remota - RADAR para la producción de Modelos Digitales del Terreno (relieve y coberturas).

Barredores LASER (LIDAR) - LASER para la producción de Modelos Digitales del Terreno (relieve y coberturas!). LASER - LIDAR: Light Detection and Ranging

Sensores térmicos

Sensores térmicos



Intervalos de trabajo: 3-5 µm and 8-14 µm

Sensores térmicos



ATSR: Along Track Scanning Radiometer, 1 km x 1 km

SATÉLITE TERRA: sensor ASTER



Diferencias de temperaturas en cuerpos de agua (ej.: mina)

Fotografías desde plataformas espaciales

Sistemas Aerotransportados en la Percepción Remota

Sistemas Aerotransportados de Percepción Remota

- Cámaras digitales - Barredores multiespectrales

- Cámaras fotogramétricas

Sistemas Aerotransportados de Percepción Remota Simples sistemas (“home made”) para la toma de Fotografías Aéreas de Pequeño Formato (FAPEF): 35 mm (24 mm x 36 mm), 70 mm (60 mm x 60 mm, 70 mm x 70 mm)

Sistemas Aerotransportados de Percepción Remota Fotografías aéreas de pequeño formato (FAPEF) - 35 mm (24 mm x 36 mm) - 70 mm (60 mm x 60 mm, 70 mm x 70 mm)

Quebracho blanco (Aspidosperma q. bco.)

Plantación de álamos con riego

Percepción Remota en la Agricultura Fotografías aéreas infrarojas

Sistemas Aerotransportados de Percepción Remota - Fotografías aéreas de pequeño formato (FAPEF) - Cámaras digitales - Catálogos digitales

Drones / Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT)

Drones / Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT)

Drones / Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) Cuadricópteros/Hexacópteros