percepciÓn remota
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Fotogeologa y Fotogrametra 2015
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PERCEPCIN REMOTA
(Remote Sensing)
1.1 INTRODUCCIN
Es la ciencia definida como la coleccin e interpretacin de informacin acerca de un
objeto del medio ambiente sin tener contacto fsico con el mismo.
Es la ciencia (para algunos, arte o tcnica) que permite observar y obtener
informacin de nuestro planeta -desde el espacio-, sin estar en contacto con ella.
Aviones y satlites son utilizados como plataformas de observacin.
El trmino sensoramiento remoto est comnmente restringido a mtodos
que emplean la energa electromagntica (como la luz, el calor, y las ondas de
radio) para detectar y medir las caractersticas del objeto.
Esta definicin excluye investigaciones elctricas, magnticas y de gravedad,
que emiten campos de fuerza en lugar de radiacin electromagntica.
Las investigaciones magnticas y de gravedad son hechos frecuentemente
desde un aeroplano, pero son considerados investigaciones geofsicas ms que
Sensoramiento Remoto o Percepcin Remota.
Las fotografas areas son la forma original del sensoramiento remoto y sigue siendo
el mtodo ms ampliamente usado. El xito de las fotografas areas en el
descubrimiento de depsitos minerales y petrleo, hizo posible pensar en la
obtencin de resultados comparables usando otras regiones del espectro
electromagntico adems del rango visible usado en las fotografas convencionales.
En los aos 60 el desarrollo tecnolgico hizo posible la adqusicin de imgenes en
otras longitudes de onda, incluyendo el infrarojo termal y microndas.
La percepcin remota o teledeteccin involucra varios elementos:
a) Fuente de energa o iluminacin que provea energa electromagntica al
objeto de inters.
b) Atmsfera, ya que la energa interacta con este elemento al viajar del sensor
al objeto y viceversa.
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c) Objetos, dependiendo de sus propiedades es la interaccin o respuesta a la
energa recibida y reflejada.
d) Sensor remoto, que recoge y graba la radiacin electromagntica reflejada o
emitida por el objeto y la atmsfera. Este instrumento se monta en una
plataforma llamada satlite.
e) Transmisin, recepcin y procesamiento. La energa grabada por el sensor se
transmite a una estacin receptora, en donde los datos se procesan y son
convertidos a imgenes digitales.
f) Interpretacin y anlisis, consiste en interpretar la imagen para extraer la
informacin de los objetos captados.
g) Usuario final que le da una aplicacin a la informacin extrada de las
imgenes para un mejor conocimiento de los objetos de inters.
Diagrama de los elementos del proceso de percepcin remota o teledeteccin
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1.2 ENERGA ELECTROMAGNTICA
La energa electromagntica se refiere a toda la energa que se mueve con a velocidad
de la luz (3*105km/seg.) En un patrn de ondas armnicas. Un patrn armnico
consiste de ondas que ocurren a iguales intervalos de tiempo.
Radiacin
Todos los objetos arriba de los 0K (cero grados Kelvin) empiezan a irradiar energa
electromagntica. El tipo y la cantidad de energa irradiada dependen de la
temperatura del objeto.
Mecanismo de interaccin
La energa electromagntica que entra en contacto con un objeto, sea slido, lquido o
gaseoso es llamada RADIACIN INCIDENTE.
La radiacin incidente en el proceso de interaccin puede ser:
Figura 1.1: Mecanismos de interaccin entre la energa electromagntica y la materia.
Transmitida o refractada: Causa cambio en la velocidad de la radiacin
electromagntica.
Absorbida: Transformacin causando calentamiento del cuerpo.
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Emitida: Energa emitida por la sustancia, con pico mayor a longitudes de
ondas largas, es funcin de su estructura y temperatura.
Dispersada: Dispersin en todas direcciones, superficies con dimensiones de
relieve, similares a la longitud de onda de la energa incidente produce
dispersin. Ondas de luz son dispersadas por molculas y partculas en la
atmsfera.
Reflejada: Por la superficie del material con un ngulo de reflexin igual y
puesto al ngulo de incidencia.
La combinacin particular de estas interacciones con cualquier material depende de la
longitud de onda de la radiacin electromagntica y las propiedades especficas de ese
material. Estas interacciones entre el material y la energa son registradas en las imgenes
de sensores remotos. A partir de las cuales se puede interpretar las caractersticas del
objeto.
1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNTICO
El Espectro electromagntico vara desde los metros hasta los nanmetros en longitud de
onda, viaja a la velocidad de la luz y se propaga a travs del vaco en el espacio exterior.
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Figura 1.2: Espectro electromagntico.
Tabla 1: Unidades de longitud de onda comunes para radiacin electromagntica
Regiones de longitud de onda
El espectro electromagntico vara desde las longitudes de onda muy cortas de la regin
de los rayos gamma (medidos en fracciones de nanmetros) hasta las longitudes de
onda largas de la regin de las ondas de radio (medidas en metros).
La escala horizontal de la Figura 1.2 es logartmica para indicar las longitudes
de onda cortas.
Unit Symbol Wavelength (m) Type of Radiation
picometer pm 1012 gamma ray
angstrom 1010 x-ray
nanometer nm 109 x-ray
micrometer m 106 infrared
millimeter mm 103 infrared
centimeter cm 102 microwave
meter m 100 radio
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Note que la regin visible (0.4 a 0.7 m longitud de onda) ocupa slo una
pequea porcin del espectro. Radiacin que puede ser percibida por el ojo
humano.
La energa reflejada de la tierra durante el da puede ser registrada como una
funcin de la longitud de onda. La cantidad mxima de energa es reflejada a 0.5
m de longitud de onda corresponde a la banda verde de la regin visible, y es
llamada el pico de la energa reflejada.
La tierra tambin irradia energa de da y de noche, con radiacin mxima de
energa de 9.7 m de longitud de onda (pico de la energa radiante) y ocurre en
la banda termal de la regin infraroja (IR).
La atmsfera terrestre absorbe la energa de la regin de rayos gamma, rayos X
y la mayor parte de la regin ultravioleta (UV) por lo tanto estas regiones no son
usadas por los sensores remotos.
Los sensores remotos registran la energa en las regiones de microondas,
infrarojo (IR) y visible, as como en la porcin de longitud de onda larga de la
regin ultravioleta (UV).
Las regiones de longitud de onda con alta transmisin de la E. M son llamadas
ventanas atmosfricas y son usadas para adquirir imgenes de percepcin
remota.
Las regiones de mayor percepcin remota (visible, infrarojo y microonda) son
divididas a su vez en bandas tales como: la banda azul, verde y rojo de la regin
visible.
Regin wavelength Remarks
Gamma ray
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but atmosphere scattering is severe.
Visible 0.4 to 0.7 m Imaged with film and photodetector.
Includes reflected energy peak of earth at
0.5 m.
Infrared 0.7 to 100 m Interaction with matter varies with
wavelength. Atmospheric transmission
windows are separated by absorption
bands.
Reflected IR band 0.7 to 3.0 m Reflected solar radiation that contains no
information about thermal properties of
material.
Thermal IR band 3 to 6 m 8 to 14 m
Principal atmospheric windows in the
thermal region. Images at these
wavelengths are acquired by optical
mechanical scanners and special vidicon
system but not by film.
Microwave 0.1 to 30cm Longer wavelengths can pentrate clouds, flog and rain. Images may be acquiered in
the active or passive mode.
Radar 0.1 to 30cm Active forma of microwave remote
sensing. Radar images are acquired at
various wavelength bands.
Radio >30cm Longest wavelength portion of
electromagnetic spectrum. Some
classified radars with very long
wavelength operate in this region.
Los sistemas pasivos de percepcin remota, registran la energa que naturalmente
irradia o refleja un objeto. Un sistema activo tiene su propia fuente de energa,
dirigida hacia el objeto para medir la energa de retorno.
La fotografa con flash es un ejemplo de sensor remoto activo. La otra forma
comn de percepcin remota activa es el radar, que proporciona su propia fuente
de energa electromagntica a longitudes de onda de la regin microonda.
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EFECTOS ATMOSFRICOS
La atmsfera no es totalmente transparente a la energa electromagntica. Los gases de la
atmsfera absorben energa electromagntica a intervalos especficos de longitud de onda.
Llamadas Bandas de absorcin con los gases responsables de la absorcin.
Longitudes de onda menores de 0.3 m son completamente absorbidas por la capa
de ozono (O3).
Las nubes consisten de partculas de agua lquida del tamao aerosol que absorbe y
dispersa la radiacin electromagntica a longitudes menores de 0.3cm. Slo la
radiacin de las microondas y mayores longitudes de onda son capaces de penetrar
nubes sin ser dispersadas, reflejadas o absorbidas.