SENSORES REMOTOS

DOCENTEDr. Rolando Apaza CamposIng. Geologo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALURGICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GELOGICAPUNO2012

Lista de FigurasPg.

Figura 1. Aplicaciones de Sensores Remotos.7

Figura 2. Tipos de Sensores7

Figura 3. Sensores Pasivos y Activos8

Figura 4. Escaners Multi Spectral (MSS)9

Figura 5. Multi Spectral Scanners (MSS)9

Figura 6. Radimetro de Crookes11

Figura 7. Espectroscopio14

Figura 8. Espectroscopio inicial diseado por Bunsen y Kirchhoff en 186015

Figura 9. Esquema de Funcionamiento del espectroscopio16

Figura 10. Escala graduada y las lneas de colores caractersticas de la sustancia.16

Figura 11. Espectroscopio de desviacin constante fabricado por la empresa londinense Adam Hilger.18

Figura 12. Espectroscopio desarrollado19

Figura 13. El funcionamiento de reflectancia22

Figura 14.

4. SENSORES REMOTOSCMO SURGIERON LOS SENSORES REMOTOS?Volar ha sido, desde pocas muy remotas, uno de los sueos ms intensamente anhelados por la Humanidad. Uno de los principales objetivos de la aventura area fue la bsqueda de una nueva visin de los paisajes terrestres. El afn de remontar la limitada perspectiva de la visin humana es evidente desde principios en la aeronutica, siendo hoy en da un instrumento clave en un gran nmero de las reas de estudio. Esa observacin de la superficie terrestre por medio de sensores remotos, del trmino ingls remote sensing, es tambin llamado teledeteccin. Estos trminos fueron ideados a principios de los 60 para designar cualquier medio de observacin remota, si bien se comenz aplicando a la fotografa area, principal sensor de aquel momento. Es en la segunda guerra mundial cuando se produce un notable desarrollo de las tcnicas de teledeteccin, debido a la importancia estratgica de sta tecnologa, posteriormente todas stas innovaciones se aplican a usosciviles.

4.1. DEFINICIN

Denominado tambin Teledeteccin, es la ciencia y el arte de obtener informacin de un objeto, rea o fenmeno, a travs del anlisis de datos adquiridos mediante un dispositivo, el cual no esta en contacto directo con el objeto con el objeto que se esta investigando. La obtencin de datos involucra el uso de instrumentos llamados sensores, capaces de ver o captar las relaciones espectrales y espaciales del objeto.Son instrumentos utilizados en la percepcin remota para registrar la radiacin electromagntica reflejadas o emitidas por la superficie terrestre en una o ms regiones del espectro electromagntico. Los instrumentos instalados en plataformas de aviones o satlites, permiten obtener informacin de las propiedades del objeto, sin entrar en contacto directo. Un ejemplo de percepcin sensorial humana a distancia es el proceso de lectura de un libro ola visin de la pantalla del monitor de una computadora. Son actividades que desarrolla el sensor remoto de la vista. Los ojos actan como sensores en respuesta a la cantidad de luz reflejada de la pantalla de un computador o de las letras de un libro; obteniendo los datos correspondientes. Esos datos (letras, lneas, etc.) son enviados al cerebro para ser analizados e interpretados y posibilitar una explicacin.Hay muchas aplicaciones en las que los sensores puede usarse para generar l informacin detallada ya sea sobre materiales y/o objetos en la superficie de la tierra. Algunas de ellas son, geologa, minera, petrleo, gas, oceanografa, agricultura, medio ambiente, monitoreo de desastres como plumas volcnicas, urbanismo, reas de deforestacin e incendios como en amazonas, etc.

Figura 1: Aplicaciones de Sensores Remotos.

4.2. CLASIFICACIN DE LOS SENSORES REMOTOS.Los sensores se clasifican en funcin de la fuente emisora, forma de tener y entregar informacin detectada, y ubicacin espacial de la fuente emisora y receptora.a. EN FUNCIN DE LA FUENTE EMISORA.Establece si la radiacin detectado por el sensor, es generada por el mismo sensor o utiliza una fuente externa.

Figura 2. Tipos de Sensores SENSORES PASIVOS.- operan utilizando energa emitida por el sol, es decir una fuente de energa ajeno al sensor. Ejemplo. Cmara fotogrfica, cmara de televisin, barredores multiespectrales.Este tipo de sensor registra:Luz reflejadaEmisin termal (TIR)

SENSORES ACTIVOS.- este grupo de sensores generan su propia fuente de energa, el sensor emite y detecta la radiacin producida por el mismo sensor. Ejemplo: el sensor mas utilizado es el radar areo de vista lateral (SLAR) y otros tipos de radar.Sensores activos poseen fuente propia de energa. pueden operar en la noche pueden penetrar nubes LIDAR, RADAR

Figura 3. Sensores Pasivos y Activos

b. CLASIFICACIN EN BASE A LA FORMA DE OBTENER Y ENTREGAR INFORMACIN DETECTADA.b.1. SISTEMA DE SENSORES CON REGISTRO DE INFORMACIN ESPECTRAL.No forman imgenes, estas entregan informacin espectral detallada sobre los objetos registrados. Se aplica este grupo de sensores a trabajos de investigacin de clasificacin de datos multiespectrales de una escena ejemplo: datos multiespectrales de vegetacin, suelos, rocas, agua; discriminacin de varias clases espectrales de tipos de material (rocas). La informacin obtenida de estos sensores requiere comprobacin con datos tomados en el campo para calibrar los sensores.

ESCNER MULTIESPECTRALElescner multiespectrales una de la observacin de la Tierra sensores introducidos en elprograma Landsat.Un escner multiespectral (MSS) se coloc a bordo de cada uno de los satlites Landsat cinco primeros.

Figura 4. Escaners Multi Spectral (MSS)Un escaner multi-spectral es un sensor individual que detecta varias regiones especficas del espectro (narrow wavebands of energy) de manera simultnea.

Figura 5. Multi Spectral Scanners (MSS)ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL SMSTipo de sensorResolucin espacialRango EspectralNmero de BandasResolucin TemporalTamao de la imagenAndanaProgramable

opto-mecnico68 m X 83 m (o 57 m)0,5 a 1,1 micras4, 5 (Landsat 3 solamente)18 das (L1-L3), 16 das (L4 y L5)185 X kilometros 185 kilometros185 kilometrosno

Cuadro 1. Especificaciones tcnicas del sms

TRMINOS UTILIZADOS PARA DEFINIR ALGUNAS CARACTERSTICAS DE LOS SENSORES.Son sufijos o prefijos utilizados para formar e identificar las caractersticas del sensor. Metro.- indica unidad de medida de la distancia. Grafico.- indica que una medida es registrada en forma de imagen o cuadro. Radio.- utilizado para referirse a la radiacin del espectro visible. Foto.- utilizado para referirse a la red del espectro visible. Espectro. Divisin de la red, de acuerdo a los componentes armnicos. Escopio. Observacin de la radiacin. Ejemplo: radimetros, espectrmetro. B.2. SISTEMA DE SENSORES FORMADORES DE IMAGEN.Un sistema formador de imgenes (SFI) recibe la radiacin electromagntica del terreno y con ella forma imgenes digitales. En los SFI, un componente fundamental son los sensores de radiacin electromagntica, para la radiacin ptica (visible, infrarrojo prximo e infrarrojo medio) tales sensores son fotodiodos. Existen dos tipos de SFI, los de registro instantneo y los sistemas de escner o de barrido. El sistema tpico de registro instantneo es la cmara digital, que consiste en una matriz de fotodiodos (n filas y m columnas) que registran la radiacin procedente del correspondiente elemento en el terreno y que en la imagen recibe el nombre de pxel (picture element). Los sistemas de escner pueden ser de tipo transversal o de tipo longitudinal. Un ejemplo de escner transversal es Thematic Mapper, en este tipo existe un (oalgunos)fotodiodo que se muevetransversalmente a ladireccin de vuelo, en ese movimiento se van registrando sucesivamente los diferentes pixeles de cada lnea (o de algunas lneas), de manera que el movimiento transversal del sensor proporciona la dimensin x, mientras que el avance del satlite proporciona la dimensin y. El escner longitudinal tambin recibe el nombre de escner de lnea o sistema pushbroom, en este sistema existe una lnea con tantos fotodiodos como pixeles tiene una lnea, registrndose, instantneamente, todos ellos. As pues, un escner de lnea es un sistema de registro instantneo lnea a lnea.

4.3. CARACTERISTICAS DE ALGUNOS SENSORESRADIOMETROSRadimetro, instrumento para detectar y medir la intensidad de energa trmica radiante, en especial de rayos infrarrojos. Un radimetro es un tubo de vidrio o cuarzo en el que se ha hecho un vaco parcial; dentro del tubo se encuentra un eje con cuatro paletas muy ligeras. Una cara de las paletas est ennegrecida, mientras que la otra es de metal pulimentado. Al recibir radiacin externa el lado negro de una paleta absorbe ms radiacin que el lado pulimentado de la paleta opuesta, lo que hace que la primera paleta se aleje de la fuente de radiacin. Dicho efecto produce una rotacin constante de las paletas, con una velocidad que depende de la intensidad de la energa radiante. Estos radimetros mecnicos, que antes se empleaban en instrumentos meteorolgicos para efectuar medidas en las capas altas de la atmsfera, han sido sustituidos casi por completo por dispositivos electrnicos de estado slido que miden la energa radiante de forma ms directa y precisa.Miden y cuantifican algunas propiedades de la radiacin incidente como intensidad de la Radiacin de una longitud de onda especifica o el sensor mide la IRRADIANCIA o RADIANCIA en una determinada banda espectral.

Figura 6. Radimetro de Crookes

RADIMETROS MS IMPORTANTESA. RADIMETRO INFRARROJO (opera: 8 a 14m)

Utilizados para detectar diferencias de temperatura entre superficies con cubierta vegetal y sin vegetacin, diferenciar entre suelo seco y suelo hmedo, diferenciar rocas masivas y rocas poco compactadas. La desventaja radica en la incapacidad de la radiacin infrarroja para atravesar nubes.RADIMETRO INFRARROJORAD-900El radimetro infrarrojo RAD-900 hace medidas exactas de temperatura radiomtrica y de resplandor espectral. Funciona en las vendas de MWIR y de LWIR y puede ser utilizado para realizar ambo 1D y 2.as medidas del resplandor de la fuente cuando est instalado en la base angular de la exploracin ASB-920.

Con su calibracin, el RAD-900 proporciona rastreabilidad a los estndares nacionales y a la escala de temperatura internacional. La mayora de los generadores de la blanco termal son calibrados en la fbrica proporcionar diferencias fsicas exactas de la temperatura entre su primero plano y fondo, pero los colimadores reflexivos o refractivos con los cuales se aparean tpicamente atenan la radiacin de estos generadores de la blanco, haciendo el contraste termal de la blanco aparecen ms pequeos que la diferencia fsica.

El RAD-900 proporciona medios exactos de realizar una calibracin radiomtrica para un sistema de la generacin de blanco termal exactamente midiendo la diferencia radiomtrica de la temperatura de la blanco en funcin de la diferencia fsica de la temperatura. En este papel, es un componente esencial de un laboratorio de prueba completo del toner termal.

B. RADIMETRO DE MICROONDAS. (S. pasivo opera 0,1 mm a 3cm)

Utiliza radiaciones emitidas por la superficie terrestre. (Propiedad termal de los objetos y condiciones de la atmosfera). Las emisiones se halan relacionadas con la temperatura y emisividad, similar ala radiacin termal. El tipo de informacin obtenida por radimetros est vinculada a condiciones de humedad del suelo, cubierta vegetal. Utiliza como referencia la temperatura de un cuerpo conocido para estimar radianza de los objetos.La teledeteccin pasiva en el intervalo espectral de las microondas es, en concepto, similar a la teledeteccin en el rango trmico. Todos los objetos emiten energa en el rango de las microondas, aunque en cantidades pequeas. Los sensores de microondas registran esta radicacin y a partir de esta medida puede estimarse la temperatura de un cuerpo ya que la intensidad de la radiacin en el intervalo de las microondas es, segn la simplificacin de Planck, proporcional a la temperatura del objeto.

Los sensores pasivos que registran la radiacin electromagntica procedente de la superficie terrestre en el intervalo espectral de las microondas, aproximadamente entre 1 mm y 30 cm. Este tipo de sensores aprovechan las propiedades especiales de la radiacin de onda larga la cual no es afectada por la atenuacin atmosfrica por lo tanto tiene la capacidad de penetrar a travs de las nubes, niebla, etc., excepto la lluvia de gran intensidad.Dadas las caractersticas propias de la energa registrada por este tipo de sensores se obtiene una intensidad de seal baja en comparacin con las longitudes de onda del rango ptico, razn por la cual el campo de visin debe ser suficientemente amplio para detectar suficiente energa para registrar una seal. Por ello los sensores de microondas se caracterizan por su baja resolucin espacial. Por esta razn estos sensores son comnmente utilizados en estudios globales dejando de lado los anlisis a escala regional o local.La radiacin que registra un sensor de microondas procede conjuntamente de la emisin de la atmosfera, la reflexin de la superficie, la emisin de la superficie y la energa transmitida desde el subsuelo.

Los sensores de microondas trabajan con una antena larga que recoge la seal. Esta seal se compara con las fuentes de calibracin a bordo del satlite, la diferencia de intensidad se relaciona con la temperatura y la seal se amplifica y se registra.Generalmente estos sensores son utilizados en la generacin de perfiles con amplias aplicaciones en el campo de la meteorologa, hidrologa y oceanografa.Los radimetros de microondas pasivos observan la radiacin termal emitida por la superficie del mar en la porcin de microondas del espectro. A esas longitudes de ondas largas no existe dispersin por aerosoles, niebla, polvo o pequeas partculas de agua en las nubes, por lo que son dispositivos para todo tipo de clima.Los radimetros de microondas, siguen las mismas leyes que los sensores que miden emisividad en frecuencias pticas (un cuerpo emite energa si esta a mas de 0 K) y normalmente sirven para corregir los datos de los sensores pticos.Las aplicaciones de estos sensores son muy amplias y se centran en el campo de la meteorologa, hidrologa y oceanografa. La cartografa de la capa de hielo y nieve es uno de los usos principales, debido a que estos sensores son muy sensibles a las altas temperaturas y tambin por su capacidad para penetrar las capas nubosas.

C. RADIMETROS ULTRAVIOLETAS

ESPECTROSCOPIO

Los espectroscopios son instrumentos destinados al anlisis de la luz. Con este anlisis se puede obtener informacin sobre un gran nmero de fenmenos fsicos o propiedades de los cuerpos, por lo que, en la actualidad se emplean en una gran diversidad de reas, que incluyen desde la investigacin terica en qumica o fsica cuntica hasta la industria qumica o la medicina. Tambin existen una gran diversidad de mtodos y tcnicas relacionadas con la espectroscopia y, como consecuencia de eso, un gran nmero de diseos de espectroscopios con caractersticas muy diferentes entre s, de modo que resulta difcil reconocer la existencia de unos fundamentos tericos comunes. Por el contrario, el fundamento de los primeros espectroscopios es muy sencillo de entender, se basaban en un proceso que separaba la luz blanca visible en sus diferentes colores. Un proceso natural en el que se da esta situacin es el arco iris que aparece en momentos de lluvia con presencia de luz solar suficiente, de modo que las gotas de agua actan como pequeos prismas que separan las diferentes radiaciones. Los primeros espectroscopios contenan prismas de vidrio para realizar esta dispersin de las radiaciones luminosas, gracias a los diversos ngulos de refraccin que presentan los diferentes colores (o longitudes de onda) de la luz blanca. Tambin se emplearon para este mismo objetivo redes de difraccin, otro fenmeno que permite la separacin de las radiaciones que forman la luz blanca.Figura 7. Espectroscopio

Se suele atribuir a los alemanes Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff la creacin del primer espectroscopio a mediados del siglo xix. En realidad, varios autores realizaron instrumentos semejantes en perodos anteriores, incluyendo, en algunos casos, propuestas para el empleo de los espectros en el anlisis qumico. A principios del siglo xix, Joseph von Fraunhofer (1787-1826) realizimportantesinvestigaciones sobre el espectro solar que le permitieron observar una serie de lneas negras que ahora llevan su nombre. Los estudios de Fraunhofer fueron el resultado de su inters por la obtencin de luz homognea para elcorrectofuncionamiento de sus instrumentos pticos. Tambin se impulsaron estudios sobre los espectros por parte de autores interesados en la nueva teora ondulatoria de la luz o las propiedades de la chispa elctrica. La aplicacin de los espectros al anlisis qumico cont con algunos pioneros como William Talbot (1800-1877) que, tras estudiar diversos espectros de llama, lleg a afirmar que "siempre que el prisma muestra que un rayo homogneo de cualquier color existe en la llama, este rayo indica la formacin o la presencia de un compuesto qumico definido". Estos intentos pioneros, sin embargo, tuvieron una limitada aplicacin debido a problemas tericos y prcticos: muchos espectros de llama parecan ms complejos de lo que inicialmente se haba pensado y las lneas de Fraunhofer seguan sin contar con una explicacin aceptable. En los aos cincuenta, diversos factores confluyeron para que se multiplicaran los estudios sobre espectros, tales como los realizados por William Swan, profesor de la Scottish Naval and Military Academy, que le condujeron a constatar la gran sensibilidad del anlisis espectral, que permita detectar cantidades muy pequeas de ciertos elementos como el sodio. Todo ello, le permiti explicar la presencia generalizada de la lnea D del sodio y remarcar la necesidad de trabajar con grandes precauciones respecto a la pureza de las muestras y las llamas empleadas. El mechero introducido por Bunsen en esos aos permiti solucionar algunos de estos problemas.

Figura 8. Espectroscopio inicial diseado por Bunsen y Kirchhoff en 1860 junto con detalles de los sistemas de prismas

Esquema de funcionamiento del espectroscopio. El espectroscopio consta de tres brazos, el de la derecha es el objetivo [L] y el de la izquierda [M] es el que conduce la luz emitida por la muestra hasta el prisma [abc] que produce la separacin de los diversos colores. El tercer brazo, situado en el centro de la figura [m-n] contiene una escala graduada sobre vidrio, colocada de tal modo que su imagen se refleja sobre una de las caras del prisma [abc] del espectroscopio y se dirige hacia el objetivo [L]. De este modo, en el objetivo aparecen superpuestas dos imgenes, la escala graduada y la procedente de la muestra con las lneas espectrales caractersticas de la sustancia. Por ello, resulta posible calibrar el instrumento mediante lneas producidas por sustancias cuyo espectro es conocido. Utilizando varias sustancias de este tipo, se puede establecer una grfica que relaciona la longitud de onda de la radiacin emitida con la escala de la regla graduada del espectroscopio correspondiente. El brazo que recoge la luz de la muestra [M] contiene una rendija variable y un prisma, con lo que se pueden comparar simultneamente la luz de dos muestras diferentes, de acuerdo con el esquema de la grfica adjunta.

Figura 9. Esquema de Funcionamiento del espectroscopio

Gracias a este diseo, el observador puede contemplar superpuestas dos imgenes: una escala graduada y las lneas de colores caractersticas de la sustancia. Por ello, resulta posible calibrar el instrumento mediante lneas producidas por sustancias cuyo espectro es conocido. Utilizando varias sustancias de este tipo, se puede establecer una grfica que relaciona la longitud de onda de la radiacin emitida con la escala de la regla graduada del espectroscopio correspondiente.

Figura 10. Escala graduada y las lneas de colores caractersticas de la sustancia

Adems de los populares espectroscopios de tres brazos, descritos en los apartados anteriores, durante el siglo XIX se crearon un gran nmero de diseos como los que se describen a continuacin:

Espectroscopio diseado por el fabricante francs Jules DuboscqEspectrmetro que Anders Jonas Angstrom (1814-1874) emple para el estudio del espectro del Sol aparecido en 1868.Espectroscopio empleado en el Kew Observatory para el estudio del espectro solar

Figura 11. Espectroscopio de desviacin constante fabricado por la empresa londinense Adam Hilger.Espectroscopio de desviacin constante fabricado por la empresa londinense Adam Hilger. Consta solamente de dos tubos situados perpendicularmente: un telescopio para la observacin y un colimador. Entre estos se encuentra el sistema de prismas, de forma trapezoidal, el cual puede ser movido mediante un tornillo asociado a un tambor graduado que indica la longitud de onda que se est estudiando. El sistema ptico consta de un conjunto de tres prismas unidos segn ngulos adecuados, de modo que se consigue que las radiaciones que presentan un ngulo de mnima desviacin salgan en direccin perpendicular a la de entrada y puedan ser observadas en el ocular. Dado que el ngulo de misma desviacin depende de las caractersticas del prisma, en este caso, fijas, y de la longitud de onda de la radiacin, con el movimiento del prisma se pueden ir obteniendo radiaciones monocromticas, cuya longitud de onda se puede determinar directamente en el tambor que controla el movimiento del prisma y que ha sido previamente graduado para tal fin.Durante el siglo xx, la espectroscopia se desarroll en varias direcciones. Por un lado, se desarroll toda una interpretacin terica del fenmeno basada en la mecnica cuntica, una nueva teora cuyo nacimiento estuvo motivado en parte por los estudios espectroscpicos. Por otro lado, se produjeron un gran nmero de innovaciones en el diseo de estos aparatos y se ampliaron y diversificaron sus aplicaciones en reas tan diversas como la fsica terica, la qumica cuntica, la industria metalrgica, la astrofsica o la medicina. Una de las principales innovaciones fue la ampliacin de la frecuencia de radiaciones estudiadas que durante buena parte del siglo xix estuvo limitado al espectro visible de la luz. Este espectro visible cubre slo un limitado grupo de longitudes de onda, quedando fuera de ellas tanto las radiaciones menos energticas como los rayos infrarrojos o las ondas como las que poseen ms energa, por ejemplo, las radiaciones ultravioletas o los rayos X. En determinadas circunstancias, algunas de estas radiaciones tambin son absorbidas o emitidas por ciertas sustancias, dando lugar a espectros semejantes al espectro visible que se denominan espectros ultravioleta, espectro infrarrojo, etc.A lo largo de la primera mitad del siglo xx, tambin se mejoraron y disearon nuevos procedimientos para la deteccin de la emisin (o la absorcin) luminosa producida por las muestras, especialmente con el desarrollo de las clulas fotoelctricas y fotodiodos. Estos aparatos tienen la propiedad de transformar la luz incidente sobre ellos en una seal elctrica que puede ser medida mediante un galvanmetro, lo que permite calcular la intensidad de la radiacin incidente. Son, debido a ello, la base de los fotmetros o instrumentos destinados a la medicin de las intensidades de las radiaciones luminosas. En la actualidad, los ms populares son los empleados en fotografa, bien integrados dentro de las cmaras fotogrficas comerciales o como un pequeo aparato que se utiliza antes de realizar la fotografa.Mucho ms relacionados con las tcnicas espectroscpicas son los denominados "fotmetros de llama"que permiten la determinacin de trazas de iones metlicos en disolucin, gracias a las caractersticas lneas de emisin producidas por estos tomos al ser calentados a altas temperaturas. El mtodo puede ser empleado para la deteccin de sustancias metlicas como sodio, potasio, calcio, rubidio, cesio, etc., aunque resulta poco til para sustancias no metlicas. Esta tcnica ha sido conocida y utilizada desde el siglo xix por autores como Alexander Mitscherlich (1836-1918), que mostraron sus interesantes aplicaciones en el anlisis, pero el desarrollo de los fotmetros de llama no se produjo hasta el siglo xx. Estos aparatos consisten en un mechero que permite obtener las altas temperaturas deseadas y un detector de la radiacin emitida por la muestra, que consiste generalmente en una clula fotoelctrica o fotodiodo. En general, el mtodo requiere una calibracin previa del instrumento mediante disoluciones patrn de concentracin conocida

Figura 12. Espectroscopio desarrolladoMucho ms relacionados con las tcnicas espectroscpicas son los denominados "fotmetros de llama"que permiten la determinacin de trazas de iones metlicos en disolucin, gracias a las caractersticas lneas de emisin producidas por estos tomos al ser calentados a altas temperaturas. El mtodo puede ser empleado para la deteccin de sustancias metlicas como sodio, potasio, calcio, rubidio, cesio, etc., aunque resulta poco til para sustancias no metlicas. Esta tcnica ha sido conocida y utilizada desde el siglo xix por autores como Alexander Mitscherlich (1836-1918), que mostraron sus interesantes aplicaciones en el anlisis, pero el desarrollo de los fotmetros de llama no se produjo hasta el siglo xx. Estos aparatos consisten en un mechero que permite obtener las altas temperaturas deseadas y un detector de la radiacin emitida por la muestra, que consiste generalmente en una clula fotoelctrica o fotodiodo. En general, el mtodo requiere una calibracin previa del instrumento mediante disoluciones patrn de concentracin conocida.Uno de los primeros fotmetros de llama comerciales fue introducido a finales de los aos cuarenta del siglo xx por la compaa Evans ElectroSelenium (EEL), que lo comercializ entre los aos cincuenta y setenta.La combinacin de las caractersticas de los espectroscopios con los fotmetros dio lugar al desarrollo de los espectrofotmetros, especialmente en las dcadas centrales del siglo xx. Se trata de instrumentos que permiten estudiar la absorcin o la emisin luminosa de un color particular, es decir, de una banda limitada de longitudes de onda, por lo que presentan las ventajas tanto de los espectroscopios como de los fotmetros y los colormetros, tal y como se ha indicado en el apartado dedicado a estos ltimos. Constan de una fuente de radiacin monocromtica y un analizador de la misma que, por lo general, permite estudiar no slo la luz visible sino tambin las radiaciones infrarrojas o ultravioletas. Los primeros espectrofotmetros fueron diseados durante el primer tercio del siglo xx por los constructores Adam Hilger de Londres y Franz Schmidt & Haensch de Berln.El modelo de espectrofotmetro ms frecuente en la coleccin es el famoso modelo Spectronic 20 de la casa Bausch & Lomb, Rochester, N.Y. (USA). Este instrumento emplea una red de difraccin para separar las longitudes de onda de la luz producida por una lmpara de tungsteno. Esta red puede moverse mediante un botn regulador (3), de modo que se pueden seleccionar la longitud de onda que se desea emplear [7]. Tras atravesar la muestra, el rayo luminoso incide sobre un medidor fotoelctrico que lo convierte en una seal elctrica que se puede relacionar fcilmente con la intensidad del rayo luminoso.Espectroscopios de prisma, rejilla (instrumentos pticos)Son instrumentos que producen el espectro visible completo de diferentes longitudes de onda, y separa radiacin infrarroja. Las ms importantes en su variedad son:Espectroscopios de tipo prismas: Newton descubri que la luz solar (blanca) al atravesar un prisma, se descompone en una gama de colores similar a la de un arco iris. Posteriores estudios e investigaciones han establecido que el color est asociado a la longitud de onda y a la frecuencia de la onda luminosa (ver tabla inferior).

Tabla N 01

Tambin se ha determinado que la materia condensada incandescente, por ejemplo, el filamento de una ampolleta, emite luz que contiene todas las longitudes de onda del espectro visible, de modo que al hacer pasar esta luz por un prisma, se obtiene un espectro continuo. Por otro lado, los gases incandescentes emiten luz que contiene solo algunas longitudes de onda, y su espectro es discontinuo o discreto. ( esto se debe a que los electrones en los tomos o molculas de un gas, solo pueden ocupar determinados niveles de energa; la luz se origina en las transiciones entre los niveles de energa, con la emisin de un fotn ).Cada elemento qumico posee un espectro de emisin que le es caracterstico, con lneas e intensidades de colores invariables, que permiten identificarlo.

Separa longitud de onda por medio de dispersin refractiva en longitud de onda de 10-4 a 1.0 mEspectroscopios de rejillas: utiliza dispersin difractiva, y proporciona resolucin de 10-5 m.

TIPOS DE ESPECTROSCOPIOESPECTRMETRO: utilizado para determinar distribucin de radiacin de un determinado rango de longitud de onda mediante elementos pticos.ESPECTROFOTMETRO: esta constituido por un espectrmetro, y una fuenta interna de iluminacin, que genera tanto radiacin del espectro visible como infrarrojo.Funcionamiento Los espectrofotmetros de reflectancia miden la cantidad proporcional de luz reflejada por una superficie como una funcin de las longitudes de onda para producir un espectro de reflectancia. El espectro de reflectancia de una muestra se puede usar, junto con la funcin del observador estndar CIE y la distribucin relativa de energa espectral de un iluminante para calcular los valores triestmulos CIE XYZ para esa muestra bajo ese iluminante.

Figura 20. El funcionamiento de reflectanciaEl funcionamiento de un espectrofotmetro consiste bsicamente en iluminar la muestra con luz blanca y calcular la cantidad de luz que refleja dicha muestra en una serie de intervalos de longitudes de onda. Lo ms usual es que los datos se recojan en 31 intrvalos de longitudes de onda (los cortes van de 400 nm, 410 nm, 420 nm 700 nm). Esto se consigue haciendo pasar la luz a travs de un dispositivo monocromtico que fracciona la luz en distintos intrvalos de longitudes de onda. El instrumento se calibra con una muestra o loseta blanca cuya reflectancia en cada segmento de longitudes de onda se conoce en comparacin con una superficie de reflexin difusa perfecta.La reflectancia de una muestra se expresa como una fraccin entre 0 y 1, o como un porcentaje entre 0 y 100. Es importante darse cuenta de que los valores de reflectancia obtenidos son valores relativos y, para muestras no fluorescentes, son independientes de la calidad y cantidad de la luz usada para iluminar la muestra. As, aunque los factores de reflectancia se midan usando una fuente de luz concreta, es perfectamente correcto calcular los valores colorimtricos para cualquier iluminante conocido.ESPECTROREFLECTOMETRO: capta radiacin reflejada del objeto a estudiar. ESPECTROTRANSMISOMETRO: capta radiacin transmitida a travs del objeto, para luego ser observada por el espectrofotmetro.ESPECTRORADIOMETRO: utiliza solo radiaciones del sol.SISTEMA DE SENSORES FORMADORES DE IMGENESConstituye grupo de sensores ms importantes para interpretacin de imgenes, permite manejo de datos para interpretacin visual de imgenes, aplicadas a diferentes campos de investigacin de recursos naturales. Los sistemas formadores de imagen, suministran informacin espectral, a travs de produccin de PIXELs multi espectrales.CLASES DE SISTEMA DE SENSORES FORMADORES DE IMAGENA) SISTEMA DE REGISTRO EN FORMATOS INDIVIDUALES (TIPO FOTOGRAFA)Capta en forma simultnea todas las caractersticas de un rea de terreno, para producir una imagen. Ejem. Cmaras y sistemas vidicn.

B) SISTEMA DE BARREDORES LINEALES.Los datos son colectados, en forma de pequeas parcelas de la escena de una secuencia regular. Posteriormente la secuencia de datos es reconstruida para formar una imagen. Las unidades ms pequeas de las parcelas son denominadas Elementos-imagen individuales o PIXEL.La ventaja de disponer de datos digitalizados, permite el uso de computadoras para procesar, mejorarla imagen y extraer informacin para una interpretacin visual.

4.5 DETECTORES DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICACONOCIMIENTO PREVIO:La mayora de los detectores de radiacin presentan un comportamiento similar: 1. La radiacin entra en el detector e interacciona con los tomos de ste. 2. Fruto de esta interaccin, la radiacin cede toda o parte de su energa a los electrones ligados de estos tomos. 3. Se libera un gran nmero de electrones de relativamente baja energa que son recogidos y analizados mediante un circuito electrnico.DetectorEs la capacidad de un determinado material para captar energa radiante y convertirla en energa almacenada y localizada para propsitos de monitoreo.Son componentes principales de los sensores, utilizados para determinar la cantidad de energa recibida en un intervalo de tiempo.Podemos tambin dividir a los detectores dependiendo de si la seal que ofrecen es el resultado de integrar todos los efectos de multiples interacciones individuales o bien detectores que funcionan en base a las interacciones de una sola partcula individual.

Un detector de radiacin puede ser: Una pelcula fotogrfica: utiliza proceso fotoqumico parar convertir la energa en una imagen. Detectores de fotn: convierte la radiacin en seales elctricas.(utilizada en sistemas de percepcin remota digital)Tipos de detectores utilizadas en percepcin remota:a) Detectores termales.- Su funcionamiento se basa en el cambio de la resistencia o fuerza termoelctrica del detector a medida que cambia su temperatura propia, su resistencia elctrica es funcin de su temperatura. El detector cambia su temperatura en respuesta a la radiacin incidente. El detector tiene una respuesta a todas las longitudes de onda de la Radiacin.

Clases: detectores trmicos, termistor y ferroelectricos.Detectores Convencionales

FD-851HTEDetector trmico de alta temperaturaDetector trmico convencional de alta temperatura 77C.

b) Detectores de fotn o cunticos.- Son detectores altamente sensibles, de respuesta rpida, la radiacin captada es convertida en seales elctricasClases de detectores de fotn: tubos foto-emisivos, pelculas fotogrficas, celdas solares, detectores infrarrojos de alta velocidad.Caractersticas de sistemas de obtencin de datos en percepcin remotaLa radiacin captada (reflejada o emitida) son transformados mediante procesos fotoqumicos en informacin grfica, las seales elctricas son amplificadas, filtradas y presentadas en forma digital.

a) Registro grfico. Opera con radiaciones del espectro visible. E IRRSon detectadas por el sistema fotogrfico, utiliza emulsiones o pelculas fotogrficas asi como superficies fotosensibles o pantallas de televisin, el producto procesado es la fotografa area.

Caracterstica de la imgen: Estn divididas en pequeos recuadros: pxel y es la superficie mnima detectada. Tiene asociado un valor, cifra o dgito.

b) Registro digital. Provienen de sistemas multiespectrales, IRT, microondas Radar, para obtener registro digital, las seales elctricas producidas por el sensor, son recibidas en forma numrica, almacenadas para procesamientos. Los datos de aviones o, satlites pueden ser obtenidos en formatos digitales, estos datos estn compuestos por elementos individuales denominados pixels. Cada elemento o pixel radiomtricamente est cuantificado en niveles de brillo

4.6 INFORMACION CONTENIDA EN LOS REGISTROS GRAFICOS O DIGITALES a) INFORMACION RADIOMETRICA: Se refiere a las diferencias de brillo entre diferentes objetos o rasgos del terreno. Brinda informacin del nivel de contraste registrado entre los objetos ( 256 niveles de brillo) Las diferencias de brillo son tratadas como valores numricos en formato digital, y pueden tener un manipuleo estadstico. Para determinar atributos para mejorar la informacin radiomtrica, cada PIXEL puede ser examinado individualmente.

b)INFORMACION ESPACIAL: Se refiere al tamao del rea ms pequeo que puede ser registrado (Pixel). En el sistema fotogrfico est relacionado con la CALIDAD de imagen. Es relacionado con habilidades para identificar rasgos que son registrados como: calidad, tamao, textura, orientaciones, lineamientos, fracturas, diseos de drenaje, etc.

c)INFORMACION ESPECTRAL: Se relaciona con las diferencias espectrales que muestran los materiales registrados sea en formato digital o grfico. Las caractersticas de REFLEXION viene a ser un modelo o diseo de respuesta espectral, conocido como RUBRICA o FIRMA ESPECTRAL. La R.E. o F.E. se usa para referirse a la respuesta espectral de un material con relacin a un determinado rango de Longitud de Onda.

d)INFORMACION TEMPORAL:La naturaleza cambian es sus caractersticas a travs del tiempo a los objetos, por las siguientes razones: De acuerdo a las estaciones, van mostrando diferentes caractersticas en sus formas, color y comportamiento; pe, cambios en el vigor de la vegetacin y/o cultivos. Modificaciones de relieve, por procesos erosivos o actividad del hombre. Cambios relacionados a periodos de inundacin. Para definir cambios, es prescindible contar con registro de INFORMACION TEMPORAL.La INFORMACION TEMPORAL permite un anlisis de variaciones de estaciones de tiempo en base a comportamientos espectrales, radiomtricos y espaciales.

BibliografaPrez Martnez, FlixSensores electromagnticos. Los sentidos de los sistemas para la defensa y la seguridadPrimera edicin: Septiembre 2011(http://en.wikipedia.org/wiki/Multispectral_Scanner)(S. Ormeo), (http://en.wikipedia.org/wiki/Multispectral_Scanner)http://www.uv.es/~bertomeu/material/museo/instru/espectro.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Radi%C3%B3metroStephen Westland