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COMITÉ SATELITAL – MINAGRI(COMPROMISO CON LA AGRICULTURA)
(CIREN, ODEPA, INIA, SAG, CONAF, INFOR, INDAP, CNR, SRM AGRICULTURA RM.)
TALLER DE FUNDAMENTOS DE PERCEPCIÓN REMOTA
LA PLATINA. SANTIAGO. 28 y 29 de MAYO 2009
COMITÉ SATELITAL – MINAGRI(COMPROMISO CON LA AGRICULTURA)
(CIREN, ODEPA, INIA, SAG, CONAF, INFOR, INDAP, CNR, SRM AGRICULTURA RM.)
TALLER DE FUNDAMENTOS DE PERCEPCIÓN REMOTA
LA PLATINA. SANTIAGO. 28 y 29 de MAYO 2009
Roberto Castro RIngeniero Forestal. Ms. en Ingeniería y Gestión Ambiental
(Univ. Politécnica de Cataluña)Doctorado en cartografía teledetección y SIG. Univ Alcalá de Henares.
Coordinador Area Satelital y Ambiental CIRENContacto: [email protected]
INTRODUCCION Y PRINCIPIOS DE PERCEPCION REMOTA
Conjunto de conocimientos y técnicas que se utilizan para determinar características físicas y biológicas de objetos mediante mediciones a distancia, sin contacto material con ellos. (cultivos, zonas urbanas, etc.)
Percepción Remota : Definición
Sistemas de Percepción Remota
De acuerdo a la plataforma donde se ubique el sensor, se distinguen tres grandes tipos de sistemas de Percepción Remota:
• Terrestre
• Aérea
• Espacial
Percepción Remota TerrestreCARACTERISTICAS:
• La plataforma puede ser un trípode, torre de observación u otra sobre la cual se instala el sensor.
• Sistema donde se obtienen datos muy precisos.
• Costo muy alto.
• Muy limitado en cuanto al campo de visión instantánea, verticalidad y tipo de sensor utilizado.
• Se emplea usualmente para obtener muestras de control y datos de terreno en pequeñas zonas (radiometría de campo)
Percepción Remota Aérea
CARACTERISTICAS:
• La plataforma puede ser un globo, helicóptero, avioneta o avión.
• Alta resolución espacial con resolución temporal muy variable.
• Costo alto.Cuando se utiliza una plataforma estable (avión), sensores con alta precisión geométrica (cámara métrica) y además se toma información de un mismo objeto desde dos puntos de vista (visión estereoscópica), se pueden realizar mediciones precisas de altura del objeto (Fotogrametría).
Percepción Remota Espacial
CARACTERISTICAS:
• Las plataformas pueden ser naves espaciales tripuladas, estaciones orbitales o satélites autónomos, que giran alrededor de la Tierra en órbitas polares, oblicuas o ecuatoriales.
• Sus ventajas son: la visión sinóptica, la periodicidad en la toma de datos, el sincronismo con el Sol y el bajo costo por hectárea de sus datos.
• Los sistemas satelitales más usados en Chile son:
- GOES (USA) - NOAA (USA)- LANDSAT 4 Y 5 (USA) - RADARSAT (CANADA)- SPOT 1 Y 2 (FRANCIA) - IRS-C (HINDU)- ERS-1 (ESA- European Spatial Agency)
VISIÓN SINOPTICA
VISTA PARCIAL
(EJEMPLO 1)
EJEMPLO 2DE LOS PARTICULAR A LO GENERAL
MOSAICO NOAA APROX 21/6/92
• Fuente de Energía, la que puede ser natural o artificial (electromagnética, gravitacional, magnética o sonido)
• Objeto: se deben conocer las características físicas, espectrales y temporales, y su forma de interacción con la fuente de energía
• Sensor: de acuerdo a su resolución espacial, espectral, radiométrica y temporal será posible identificar el objeto en estudio, mediante el procesamiento de datos.
Elementos Básicos de la Teledetección
F
Objetos
SSatélite
Fuente de energía
Estación
de Recepción
Usuarios
Sistema de la Teledetección(Pasivo Reflectivo )
OBTENCION DE DATOS: SISTEMA PASIVO EE EMITIDA
OBTENCION DE DATOS: SISTEMA PASIVO EE EMITIDA
OBJETO
S SENSOR REMOTO
Objetos
SSensor Remotoy Fuente
Estación
de Recepción
Usuarios
Sistema de la Teledetección(Activo)
FLUJO ELECTROMAGNETICO(para formar imágenes)
FLUJO ELECTROMAGNETICO(para formar imágenes)
Fuente deEnergía
Evaluación ProductoDefinitivo
Transformacióny Registro
Detector deEnergía
Medio dePropagación
Objeto
EVOLUCIÓN HISTÓRICA
DOMINIO ESPECTRAL: Placa fotográfica de Daguerre y Niepce, 1839 a los sensores hiper-espectrales (CASI)
DOMINIO ESPACIAL: Resolución de la película hasta 1 km (AVHRR), 10 m SPOT)
DOMINIO TEMPORAL: Desde el globo a 5 días del SPOT o 18 días del LANDSAT
EVOL. MÉTODOS DE ANÁLISIS: DEL ANALISIS VISUAL AL COMPUTADOR Y LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL.
Radarsat
EL CRECIENTE DESARROLLO DE LA LA INDUSTRIA DE LA TELEDETECCIÓNES UN INDICADOR DE LA IMPORTANCIAI QUE ESTA HA ADQUIRIDO EN LOS ULTIMOS AÑOS, EL DESARROLLO QUE SE EXPRESA EN MUCHOS PAISES ATRAVÉS DE SUS PROPIAS AGENCIAS ESPACIALES ES UNA MUESTRA DE ELLO:
NASA: PROGRAMA LANDSATNOAA: MEDIO AMBIENTE Y OCEANOGRAFÍAESA: PROGRAMA ERSCNES: SPOTITC: PROGRAMA EDUCATIVOCCRS, RADARSAT (CANADÁ)NASDA: JERS (JAPON)INDIA: IRSCONAE: SAC-C (ARGENTINA)AEB: PROGRAMA MECB, SSR.PROGRAMA SOYUZCARTA (RUSO)
IMPORTANCIA
IMPORTANCIA
R e m o t e S e n s in g o f E n v ir o n m e n t . 9 n u m é r o s /a n .E ls e v ie r S c . P u b l . , P .O . B o x 2 1 1 , 1 0 0 0 A E A m s t e r d a m , P a y s - b a s .
I n t e r n a t io n a l J o u r n a l o f R e m o t e S e n s in g . 1 2 n u m é r o s /a n .U n iv e r s i ty o f D u n d e e , D u n d e e , D D l 4 H N G r a n d e - B r e t a g n e .A c c e p t e d e s a r t ic le s e n f r a n ç a is
P h o t o g r a m m e t r ic E n g in e e r in g a n d R e m o t e S e n s in g . 1 2n u m é r o s /a n . A S P R S , 2 1 0 L it t le F a l ls S t r e e t , F a l ls C h u r c h , V a2 2 0 4 6 , É t a t s - U n is .
I E E E T r a n s a c t io n s o n G e o s c ie n c e a n d R e m o t e S e n s in g . 6n u m é r o s /a n .I E E E C e n t e r , P .O . B o x 1 3 3 1 , P is c a t a w a y , N .J . 0 8 8 5 5 , É t a t s - U n is .
G e o c a r t o I n t e r n a t io n a l . 6 n u m é r o s /a n .G e o c a r t o C e n tr e , P .O . B o x 4 1 2 2 , H o n g K o n g .
C a n a d ia n J o u r n a l o f R e m o t e S e n s in g /J o u r n a l c a n a d ie n d et é lé d é te c t io n . 6 n u m é r o s /a n . C A S I , 2 2 2 r u e S o m e r s e t O u e s t , s u it e6 0 1 , O t t a w a , C a n a d a K 2 P 0 J 1 .R e v u e p r é s e n t a n t d e s a r t ic le s e n f r a n ç a is e t e n a n g la is .
R e m o t e S e n s in g R e v ie w s . N u m é r o s t h é m a t iq u e s o c c a s io n n e ls .H a r w o o d A c a d e m ic P u b l is h e r s , 1 B e d f o r d S t r e e t , L o n d o n W C 2 E9 P P , G r a n d e - B r e t a g n e .
P h o t o in t e r p r é t a t io n . 6 n u m é r o s /a n .É d it io n s E S K A , 2 7 r u e D u n o is , 7 5 0 1 3 P a r is , F r a n c e . R e v u et r i l in g u e ( f r a n ç a is , a n g la is , e s p a g n o l)B u lle t in d e la S o c ié t é f r a n ç a is e d e p h o t o g r a m m é t r ie e tt é lé d é te c t io n . 4 n u m é r o s /a n . S F P T , 2 , a v e n u e P a s t e u r , 9 4 1 6 0S a in t - M a n d é , F r a n c e .
REVISTAS IMPORTANTES
VARIACION DE LA ISOTERMA DE 0ºC
CAMBIOS EN EL USO DEL SUELOVISTOS DESDE EL ESPACIO
NEVADA 1973 - 2000
FEBRERO 1986
ARABIA SAUDITA 1986 - 2004
ESPAÑA - ALMERIA 1974
30 ABRIL 2000
ESPAÑA - ALMERIA 2000
BOLIVIA, SANTA CRUZ
19752003
PARAGUAY 1973 - 2003
5. GENERAR SISTEMAS DE SEGUIMIENTO E INFORMACIÓN GLOBALES.
Productos de información procedentes de imágenes y a
entregar a USUARIO: MINAGRI, AGRICULTORES
RC
F
Objetos
SSatélite
Fuente deenergía
Estación
deRecepción
Usuarios
Sistema de la Teledetección
ATMÓSFERA
PROCESAMIENTO
El proceso de Percepción Remota
Fuente de Energía
ENERGIA ELECTROMAGNETICAENERGIA ELECTROMAGNETICA
• DEFINICIÓN:
La energía electromagnética se encuentra constituida por un flujo de longitudes de onda compuestas por dos vectores, uno magnético y otro eléctrico perpendiculares entre sí, que se desplazan a una velocidad dada y con una determinada frecuencia, formando un campo de energía continuo, que para efectos de su comprensión se define entre las longitudes de onda Gamma y las longitudes de Radio y Televisión.
Incendio forestal275 - 450 ºC
5,2 a 4,3 microm.(IR m )
REGIONES ESPECTRALES USADAS EN TELEDETECCION
REGIONES ESPECTRALES USADAS EN TELEDETECCION
Región
Ultravioleta (UV) U.V. IntermedioU.V. Cercano(fotográfico)
0,280 a 0,315 um0,315 a 0,380 um
Visible VioletaIndigoAzulVerdeAmarilloNaranjaRojo
0,380 a 0,446 um0,446 a 0,464 um0,464 a 0,500 um0,500 a 0,578 um0,578 a 0,592 um0,592 a 0,620 um0,620 a 0,700 um
Infrarrojo CercanoMedioTermal
0,7 a 1,3 um1,3 a 3,0 um3,0 a 14,0 um
Micro-onda (Mo) 0,3 a 300 cm
Banda Longitud de onda
RADIANCIA
Potencia (medida en Watt): la potencia es la cantidad de energía emitidao recibida por un cuerpo por unidad de tiempo, en todas las direcciones Emisión de energía por un cuerpo:
Fuente puntual: Intensidad es la potencia emitida por la fuente por unidad de tiempo por ángulo sólido.
I(A) = dW / d Ω (W /Sr)Fuente extendida: Radiancia es la potencia emitida (dW) por unidad de ángulo sólido (d Ω) y por unidad de superficie (ds) de una fuenteen una dirección dada
L = d2W / d Ω * ds* cos θ (W /Sr *m2).Emitancia: Potencia emitida por unidad de superficie (por una fuentedesplegada en todo el hemisferio), es una radiancia integrada en todas las direcciones.
M = π * L
Angulo sólido
Es aquel que define un cono en el espacio:
dΩ = dS / r2 (Sr), donde dS = es el área que delimita el conoen una esfera de radio r, cuyo centro es el vertice del cono
Conceptos básicosDefinición de un punto en el espacio:Angulo cenital (θ), situado entre el cenit (punto en la esfera celeste situadosobre la vertical del observador)(0 a 90 grados)Angulo azimutal (ϕ), entre la dirección del norte (meridiano local) y la proyeción de la dirección observada sobre la superficie (0 a 360 grados)
DEFINICIONES EN RELACIÓN A LOS OBJETOS(RECIBEN LA EE)
IRRADIANCIA: Potencia recibida por unidad de superficie, provenientede todas las direcciones.
E = dW /dS (W/m2).
E
Superficie ds es a la vez fuente de radiación L en una dirección θ
RADIANCIADIRECCIONAL
IRRADIANCIAHEMISFÉRICA
INTERACCION ENERGIA-OBJETOINTERACCION ENERGIA-OBJETO
Ley de la Conservación de la Energía:
I = R + A + T , donde
I = Energía IncidenteR = Energía Transmitida A = Energía AbsorbidaT = Energía Reflejada
Plataformas y sensores
¿Qué es una imagen?– Son datos organizados en una grilla de
columnas y líneas. Usualmente representa una área geográfica.
X-axis
Y-axis
Píxeles
– Una imagen es el resultado de una grilla de píxeles
• Cada píxel almacena un número digital (DN) medido por el sensor
• Representa áreas individuales escaneadas por el sensor
• Mientras mas pequeño el píxel, es mas fácil ver detalles
Swath– Los sensores coleccionan 2 imágenes
dimensionales de la superficie en un swath bajo el sensor.
• Ejemplo: Landsat tiene 185 km de swath
¿Que es una imagen satelital?
Es una matriz numérica definida por un número de columnas y filas y un tamaño determinado del pixel, referenciadas a un origen común, donde cada pixel representa un valor radiométrico en concordancia con el valor de radiancia que registra el sensor.
Imagen Digital
• La imagen digital está formada por pixeles.• La imagen se construye a partir de líneas de pixeles.• Cada pixel se localiza mediante coordenadas x e y.• A cada localización de pixel el archivo digital contiene un
set de valores digitales que corresponden al brillo observado del pixel en cada banda espectral observada por el sensor.
• Los valores de brillo de cualquier banda espectral pueden ser usados para formar una imagen a color de los datos.
• La imagen a color se forma como resultado de la mezcla de señales de rojo, verde y azul en cada pixel.
Dos tipos de Imágenes
Imágenes Temáticas Datos Discretos
El Valor sólo indica claseCualitativo
Valores Medidos (luz)Cuantitativo
Imágenes Remotas Sensoreadas Datos Continuos
Datos Discretos (Imágenes Temáticas)
– Trata la información categórica acerca de un área– Utilizados y Creados para operaciones analíticas– Utilizados para extraer información de imágenes
multiespectrales
Datos Continuos
– Dos tipos:Pancromática ( 1 Banda/capa)
Multiespectral ( 2 o más Bandas)
Visualización de imágenes continuas
– Cada banda o capa es visualizable como una imagen separada
Mapa temático Banda 1 Banda 4 Banda 5
Sistemas de trabajo de las imágenes, equipos
RC