Diapositiva sobre el conflicto de Israel - Palestina para nivel secundaria
Introducción a los sensores remotos
1. Alumna: Lizette Zareh
Cortes Macías.
Unidad de aprendizaje:
SENSORES REMOTOS
Facilitador: Dr. Jushiro
Cepeda Morales
INTRODUCCIÓN A LOS
SENSORES REMOTOS
2. Los sensores remotos operan por lo
general con datos de radiación
electromagnética (emisión y
reflexión).
El trabajo con sensores remotos
implica básicamente de dos partes:
- La adquisición de datos y
- El análisis de datos
FUENTES DE LOS DATOS
3. La REM (radiación
electromagnética) es la
base del sistema de
sensores remotos.
Las ondas electromagnéticas son
formadas por:
Las ondas electromagnéticas de alta
frecuencia tienen una longitud de onda corta y
mucha energía mientras que las ondas de baja
frecuencia tienen grandes longitudes de onda y
poca energía.
ENERGÍA Y PRINCIPIOS DE RADIACIÓN
-RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
4. La mayoría de la radiación que llega a la Tierra está en la parte visible del espectro, que
va de 380 a 750 nanómetros aprox.).
La mayoría de los sistemas de sensores remotos operan en una o varias fajas del espectro
visible, el infrarrojo y microondas .
Todos los cuerpos emiten algún tipo de radiación. Sin embargo la cantidad de emisión y
longitud de onda varía según la naturaleza e interacción con la energía de cada cuerpo.
5. Modelo RGB (síntesis aditiva)
Se refiere a la formación de los
colores sumando las diferentes luces
en sus distintas longitudes de onda.
Los colores primarios son rojo, verde
y azul. La suma de todos los colores
es la luz blanca, y la ausencia de luz
(de color) es el negro. La suma de
dos colores primarios en partes
iguales resulta en un color
secundario: amarillo, cian y
magenta.
Modelo CMY (síntesis sustractiva)
Esta se refiere a la obtención de colores por
mezclas de pigmentos. Los colores primarios
de este modelo son los que se crean por la
absorción de ciertas longitudes de ondas:
cian, magenta y amarillo.
La síntesis sustractiva necesita de la luz
blanca para su creación. Cuando la luz
blanca llega a una superficie los pigmentos
que ésta contiene absorben la luz de todas
las ondas excepto la de sus colores, que se
reflejan a la atmosfera y podemos así
percibir.
EL COLOR
Thomas Young
6. La atmósfera es el medio en el cual la radiación del Sol (o de
la superficie terrestre) viaja hasta llegar al sensor. Sin
embargo, las características (volátiles) de la atmósfera
afectan la radiación que reincide debido a la capacidad de
absorción, dispersión y emisión de la misma.
LA ATMÓSFERA
7. Cada objeto posee una “firma espectral” que es
propia de cada material (estructura atómica y
molecular). Esta firma está relacionada con la
capacidad de reflejar, absorber o transmitir de
cada material. Al no absorber ciertas longitudes
de onda se reflejan hacia el espacio, y de esta
energía emitida depende la respuesta espectral .
Las reflexiones de una superficie pueden ser
cuantificadas midiendo la energía incidente
reflejada, en función con la longitud de onda y el
espectro de reflexión. Conocer las propiedades
espectrales de los materiales es muy importante para
la selección de las bandas espectrales que lo puedan
reconocer desde el sensor.
Interacción de la Energía con
los Materiales
La Tierra está cubierta primordialmente
de agua, suelo, rocas y vegetación, y
los rangos de longitud de onda de
cada uno de estos materiales son
diferentes, reflejan energía en
diferentes longitudes de onda.
INTERACCIÓN DE LA REM CON LA SUPERFICIE
TERRESTRE
8. Con la Vegetación (visible al infrarrojo cercano)
Los sensores pueden medir la reflectancia espectral típica de la vegetación en índices
aproximados de entre450 y 700 nanómetros. La clorofila con sus pigmentos, es el catalizador
para la fotosíntesis, su función es absorber la radiación solar. Cuando una planta es sometida
a cualquier tipo de estrés disminuye su producción de clorofila, entonces provoca una
disminución en la absorción de las bandas azul y rojo, y aumenta su reflectancia (vemos las
plantas amarillentas).
Con el Suelo
Los factores que aumentan la reflectancia del suelo son: la humedad, la textura superficial, la
presencia de óxido férrico así como la presencia de materia orgánica. Mientras mayor
cantidad de humedad y de óxido de hierro hay disminución de reflectividad, al menos en la
longitud de onda visible.
Con el Agua
La reflectancia del agua depende de varios factores cómo: la profundidad del cuerpo de
agua, su rugosidad superficial y el contenido de materiales disueltos en ella. La mayor
reflectividad del agua se produce en el azul (400 a 500 nanómetros) y se reduce en el
infrarrojo próximo.
Con las Rocas y Minerales
Los rasgos que caracterizan las respuestas espectrales de los minerales y /o rocas dependen
de procesos electrónicos y transiciones vibracionales, que ocurren en la estructura atómica y
molecular de los mismos (Daniel J. Pérez, 2007).
INTERACCIÓN DE LA REM CON LOS
MATERIALES
9. Tipo de órbita:
Forma
Elíptica
Circular
Inclinación
Polar
Ecuatorial
Inclinada
Altura
Órbita baja (LEO) 600-1600 km
Órbita media (MEO) >10075 km
Geostacionarios (GEO) 35,786 Km
SISTEMAS DE SENSORES/ MÉTODOS DE
PERCEPCIÓN REMOTA
LEO (Low Earth Orbit)
Altura constante de 500 a 900 km
MEO (Medium Earth Orbit)
Longitud de entre 5 000 y 12 000 km
GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Altitud de 35 786 km (Clarke)
.
10. Las imágenes obtenidas a partir de los sensores remotos son una
representación de los objetos terrestres (Daniel J. Pérez, 2007).
ESTRUCTURA DE LA IMAGEN Y ADQUISICIÓN
DE DATOS
• Una imagen satelital está compuesta por un raster
con celdas que tienen un arreglo espacial según
el sistema de coordenadas que consta de rows
(columnas horizontales) y samples (columnas
verticales).
• Cada una de estas celdas forma un pixel en el
raster. Cada uno de estos pixeles tiene un atributo
númerico que indica el nivel de gris de esa celda.
• EL nivel de gris se llama “número digital” y no es
para nada dado al azar, sino que representa la
intensidad de energía electromagnética medida
por el sensor en diferentes albedos en cierta área
de la superficie terrestre.
11. Resolución geométrica o
espacial
Resolución Espectral
Resolución Radiométrica
Resolución Temporal
RESOLUCIÓN DE UNA IMAGEN
La adquisición de datos involucra a:
1) La fuente de energía 2) La propagación de ésta a través de la atmosfera 3) Interacción de la energía con la superficie terrestre 4) Retransmisión de energía por la atmosfera 5) Sensores orbitales o transportados en el aire 5)Generación de datos digitales o analógicos .
El análisis de datos implica:
1) El examen e interpretación de los datos obtenidos 2) Una referencia de los datos sobre los recursos estudiados 3) Compilación de toda la información en forma de mapas, informes o SIG para finalizar obteniendo el producto listo para presentar a los usuarios de manera fácil.
Es preciso entender cómo la REM es generada, propagada, y modificada puesto que es la base del sistema de sensores remotos.
Las ondas electromagnéticas (están formadas por un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación, y viajan a través del espacio sin necesitar de un medio físico, a través de los fotones. El espectro electromagnético de radiación incluye diferentes ondas que van desde las de radio, microondas, ondas infrarrojas, luz visible, luz ultravioleta, rayos X, hasta rayos gamma, según su longitud. La luz visible está entre los 300 y 700 nanómetros, del rojo al azul.
La teoría básica de ondas explica cómo toda esta energía se transporta. La distancia de un máximo de la onda con el de la siguiente es la “longitud de onda”, mientras que el número de picos que pasan por un punto fijo en el espacio por unidad de tiempo es la frecuencia.
La ecuación de Max Planck deja claro cómo las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por quantum que lleve.
Principalmente se definen según su longitud de onda, frecuencia y energía
Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias o de longitudes de ondas y pueden clasificarse según su principal fuente de producción. La clasificación no tiene límites precisos (Leonberger 2002, pp. 425-427). No hay un corte neto entre una región y la siguiente.
Principalmente se definen según su longitud de onda, frecuencia y energía.
La región del espectro que corresponde a la parte visible es muy pequeña, sin embargo la mayoría de la radiación que llega a la Tierra es de esta naturaleza.
La mayoría de los sistemas de sensores remotos operan en una o varias fajas del espectro visible, el infrarrojo y microondas.
Todos los cuerpos, incluso los de los lugares más inhóspitos del Universo emiten algún tipo de radiación (excepto los agujeros negros-¿). Sin embargo la cantidad de emisión y longitud de onda varía según la naturaleza e interacción con la energía de cada cuerpo.
La teoría básica de los colores hecha por Thomas Young explica que la retina humana posee 3 tipos de sensores en los cono : los que son sensibles a la luz roja, los sensibles a la luz azul y los sensibles a la luz verde. Los ojos capturan la energía del espectro magnético entre 400 y 700 nanómetros, el azul corresponde de entre 440 a 520 nanómetros, el verde hasta los 530 y el rojo a partir de 570 nanómetros. La respuesta humana al color está determinada por la proporción de la actividad neuronal de estos tres sensores (Daniel J. Pérez, 2007). Con la combinación de estos tres colores pueden obtenerse el resto de los que pertenecen al arcoíris.
La percepción de un color es influenciada por varios factores cómo la intensidad de luz del ambiente, su tamaño o cercanía con otros objetos, así como las características peculiares de los ojos de los individuos. Por esto es difícil clasificar el color y hablamos de brillo o luminosidad (aproximación del brillo real percibido).
Es una gran mezcla de gases formada principalmente (>99%) por nitrógeno, oxígeno y argón. Los principales gases atmosféricos que absorben radiación son el CO2, oxigeno, vapor de agua, ozono, metano, óxido nitroso y monóxido de carbono. Estos gases afectan de forma crucial el equilibrio de la energía global de la Tierra.
Se divide en capas: troposfera, estratósfera, mesosfera y termosfera, se diferencian en temperatura y altitud.
Mediante la radiación se transmite la energía que proviene del Sol, y viaja a través del espacio o a través de material. La transferencia de radiación es elemental para el uso de sensores remotos.
La atmósfera es el medio en el cual la radiación del Sol viaja hasta llegar al sensor. O también la radiación emitida directamente de la superficie de la Tierra y sus objetos viaja a través de ella. Sin embargo, las características (volátiles) de la atmósfera afectan la radiación que reincide por su capacidad de absorción, dispersión y emisión de la misma.
Dispersión
Ocurre cuando la dirección de la energía se cambia de forma impredecible por las partículas de la atmósfera.
Absorción
Cuando la energía atraviesa el medio (atmósfera) una porción de esta es capturada por ciertas partículas. Al hacer esto sufre una transformación, a otra forma de energía que puede emitirse en otras partes de la atmósfera La absorción en la atmósfera la llevan a cabo principalmente el vapor de agua, el CO2 y el O3.Mediante la transmisión la radiación se propaga a través de un medio.
ReflexiónEs el cambio de dirección de una onda cuando entra en contacto con una superficie y se desvía regresando al medio formando un ángulo oblicuo al de la luz incidente. La forma en que los objetos reflejan la energía está determinada por la forma de su superficie. Puede ser especular (en superficies planas, con ángulos de incidencia y reflexión iguales) ó puede ser difusa (en superficies ásperas que refleja uniformemente en todas direcciones.
Los satélites pueden ser ubicados a distintas distancias de la tierra y a velocidades diferentes de la de rotación. De esto depende la cantidad de satélites necesarios para una cobertura mundial y la potencia que deben tener.
La potencia necesaria para emitir desde una órbita baja es muy inferior a la necesitada en casos de mayor altura de la órbita. Según estas características los satélites se dividen en:
Tienen diferentes clasificaciones- Según su aplicación en: Científicos, comunicaciones, meteorológicos, exploración de Recursos Naturales, navegación y militares.- Según su tamaño: picosatélites (<1Kg), nanosatélites (1-10Kg), microsatelites (10-100Kg), minisatélites (100-500Kg), satélites medianos (500-1000Kg) y macrosatélites (>1000Kg).
Según el origen de su fuente de radiación pueden ser activos (con una fuente propia de radiación, no depende de otra externa), y pasivos (depende de una fuente de radiación externa, el Sol).
La información colectada por los sensores remotos puede ser fotográfica o electrónica. En esta ciencia al hablar de una fotografía se refiere a la impresión directa sobre una película sensible a la luz mediante reacciones químicas. Cuando se habla de imágenes se hace referencia a cualquier presentación gráfica de datos.
Resolución de una Imagen
Se refiere al área que el pixel de la imagen cubre en la superficie terrestre. Hay diferentes tipos de resolución:
Resolución geométrica o espacial
Es la medida del objeto más pequeño que los sensores pueden cubrir o registrar, está representado por cada pixel (Daniel J. Pérez, 2007).
Resolución Espectral
Es la capacidad de los sensores de distinguir diferentes albedos de la superficie. Se relaciona con: el valor de intervalos de longitud de onda y con la cantidad de bandas ue el sensor puede registrar en el espectro electromagnético (Daniel J. Pérez, 2007).
Resolución Radiométrica
Está dada por el número de niveles digitales, cuánto mayor es el número de niveles de grises, mayor es la resolución radiométrica.
Resolución Temporal
Es la frecuencia en el tiempo con la cual el sensor obtiene imágenes de una misma área (Daniel J. Pérez, 2007).