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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: rcastro@ciren.cl

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