Este documento proporciona una introducción a los sensores remotos. Explica conceptos clave como la percepción remota, las ventajas de los sensores remotos, los tipos de sensores (activos y pasivos), las órbitas satelitales y los instrumentos. También describe las aplicaciones de los datos de sensores remotos y conceptos como la resolución espacial, espectral, temporal y radiométrica. El objetivo general es dar una visión general de los sistemas de observación de la Tierra desde el espacio y cómo se pueden usar sus datos.

1. Introducción a los
sensores remotos
Ing. Andrea Escobedo Tamez
andrea.escobedotmz@uanl.edu.mx
GEOMÁTICA
Semestre Agosto-Diciembre 2022

2. Objetivo
Proporcionar una visión general de los sistemas espaciales de observación de la Tierra que
permita una comprensión de sus ventajas, limitaciones y aplicaciones, para aprovechar el
uso de los datos disponibles de la mejor manera posible.
+ Conceptos básicos
+ Características de la radiación
electromagnética e información espectral
+ Órbitas satelitales
+ Instrumentos
+ Ejemplos de sistemas espaciales de
observación de la Tierra
+ Ejemplo de uso de datos
Temas
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3. ¿Qué es la percepción remota?
+Percepción remota es la obtención de
información sobre un objeto o sistema
sin entrar en contacto directo con él
+La adquisición y medición de
datos/información de algunas
propiedades de un fenómeno, objeto
o material por un dispositivo
registrador (sensor) que no está en
contacto físico con el objeto en
cuestión.
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4. Ventajas de la percepción remota
+ Extiende nuestros sentidos
+ No invasiva
+ Automatizada
+ Funciona en condiciones extremas
+ Cobertura espacial y temporal
+ Observaciones en tiempo real
+ Costo/beneficio
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5. Desastres
naturales e
inducidos
Salud y
bienestar
Fuentes de
energía
Clima: variabilidad
y cambio
Recursos
hidráulicos
Clima: información
y alertas
Recursos
minerales
Agricultura
sustentable y
desertificación
Estudio del
oceáno
Aplicaciones de la percepción remota
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6. Clasificación de los sistemas de percepción
remota
• Sensor activo: ilumina al objeto de estudio con una fuente de energía artificial.
• Sensor pasivo: usa la radiación natural del sol o de la Tierra.
Generan
su propia
energía
Dependen
de la
energía de
una fuente
externa
Sensor activo
Sensor pasivo
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7. El ciclo de la percepción remota
¿Qué
buscamos
proyectar?
¿Qué sensor
es más útil
para mi
objetivo?
Toma/obtención
de datos
Aplicar filtros,
clasificaciones, limpiar la
información, etc.
Obtención de
resultados
¿Qué nos quieren
decir los datos?
Generar
información
Conclusiones
basadas en
los resultados
Misión
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8. A Fuente de energía
B Interacción con la atmósfera
C Interacción con el objeto de estudio
D Registro de la energía por el sensor
E Transmisión, recepción y
procesamiento
F Interpretación y análisis
G Aplicación
Componentes del proceso de percepción
remota
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9. Base física de la PR
+ Medición de radiación EM
+ Dispersa, reflejada
+ Fuentes de energía
+ Sol, la Tierra
+ Artificial
+ Propiedades de los objetos bajo estudio
+ Dependen de la longitud de onda
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10. Instrumentos para la percepción remota
• Terrestres
• Aéreos
• Espaciales
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11. Clasificación de los sistemas espaciales de
observación
Landsat 8
Telescopio Hubble
Sonda Cassini
Observación de la Tierra Observación del
espacio
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12. Sensores activos y pasivos
Sensores activos:
proporcionan su propia energía radiante para
Iluminar: RADAR, SAR, LIDAR
Sensores pasivos:
Utilizan la energía radiante del sol o de
la Tierra como fuente de iluminación
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13. Ventajas y desventajas de los sensores
activos
Ventajas Desventajas
Independientes del clima: las radiaciones de microondas
pueden penetrar las nubes, lluvia ligera y nieve.
La energía radiada es baja y puede ser influenciada o
interferida por otras fuentes.
Independiente del sol: pueden ser operados día y noche.
El radar penetra la vegetación y el suelo: puede obtener
información de la capa la superficie desde milímetros hasta
metros de profundidad.
Las señales de radar son de una sola frecuencia por lo
que no contienen características espectrales.
Puede dar información del contenido de humedad de la
capa de suelo.
Análisis complicado y costoso.
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14. Radar
+Un haz de pulsos de microondas se
envía hacia la tierra.
+La energía interacciona con el
terreno y se dispersa.
+La energía que regresa es medida
por el sensor.
+El Radar determina la dirección y la
distancia del objeto así como sus
propiedades de dispersión
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15. Satélites comerciales de percepción remota
con SAR
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16. Imagen de SRTM (Shuttle Radar Topography
Mission)
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17. N D G I S U s e r s W o r k s h o p B i s m a r c k , N D
O c t o b e r 2 4 - 2 6 , 2 0 0 5
Resolución
Todos los sistemas de
percepción remota tienen 4
tipos de resolución.
+ Espacial
+ Espectral
+ Temporal
+ Radiométrica
La resolución de un
sistema sensor es
su habilidad para
registrar
información de
detalle.
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18. Resolución de 1 m Resolución de 250 m
1
kilómetro
Resolución espacial
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20. N D G I S U s e r s W o r k s h o p B i s m a r c k , N D
O c t o b e r 2 4 - 2 6 , 2 0 0 5
Resolución espacial
Source: Jensen (2000)
METOSAT (1km) Landsat 7 ETM+ (30m) LandSat ETM+ 15
m (PAN)
QuickBird de
GeoEye (0.8 m)
Baja resolución: mayor de 30 m
Resolución media: de 2 a 30 m
Alta resolución: menor de 2m
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21. Resolución espectral
La respuesta que puede identificar un satélite en relación al
espectro electromagnético
El número de bandas varía
considerablemente de unos sensores a otros
y se ajusta al propósito para el cual fueron
concebidos.
Indica el número y anchura de las bandas
espectrales que puede discriminar el sensor.
En este sentido, un sensor tendrá una
resolución espectral mas grande cuanto
mayor sea el número de bandas
proporcione.
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23. Resolución espectral
Muchas bandas
Hiperespectral (100+)
Algunas bandas
Multiespectral (más de 3)
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24. Óptica y
electrónica
Radiancia en
el sensor
Número
digital
Resolución radiométrica
Especifica qué tan bien se pueden percibir las diferencias en brillantez en una imagen.
Una mayor resolución radiométrica permite discriminar diferencias menores en la radiación
medida.
Indica la capacidad del sensor para discriminar niveles o intensidades de radiancia. La energía
electromagnética recibida por el sensor, cuando se convierte a nivel digital, necesita un
formato binario (número de bits) para codificarse.
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25. Resolución radiométrica
Resolución radiométrica: 4 niveles de
gris
Resolución radiométrica: 16
niveles de gris
Se mide en bits.
8 bits representan 256
valores en una escala de
gris.
16 bits representan 65,536
valores
A mayor número de bits reservados para
almacenar el valor de la reflectividad de un píxel,
mayor resolución radiométrica. De este modo, un
sensor que tiene una resolución radiométrica de 8
bits puede registrar valores numéricos decimales
equivalentes, en un rango de 0 a 255, es decir 256
(28). Algunos sensores llegan a ofrecer hasta 10 o
12 bits.
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26. Resolución temporal
La frecuencia de la adquisición de datos
sobre una área en particular
La resolución temporal depende de:
+Los parámetros orbitales del satélite
+La latitud de la región considerada
+El ancho de la traza del sensor (swath)
+La capacidad de apuntamiento del sensor
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27. N D G I S U s e r s W o r k s h o p B i s m a r c k , N D
O c t o b e r 2 4 - 2 6 , 2 0 0 5
Tiempo
Enero 1 Enero 12 Enero 23 Febrero 3
11 días
16 días
Enero 2 Enero18 Febrero 3
Resolución temporal
También se le llama frecuencia de revisita
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28. Resolución temporal
De minutos a días
– NOAA (AVHRR), 12 horas, 1km
– MODIS Terra/Aqua, 1-2 días, 250m++
– Landsat TM, 16 días, 30 m
– SPOT, 26(...) días, 10-20 m
La frecuencia de revisita depende de:
• latitud
• Tipo de sensor FOV, apuntamiento
• Órbita: inclinación, altitud
• Cobertura de nubes (para instrumentos ópticos)
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29. Las imágenes multitemporales son importantes para:
+ Estudiar la evolución de un fenómeno en el tiempo,
+ p.e. expansión de la mancha urbana
+ Oportunidades poco frecuentes de observación (p.ej.
Cuando las nubes cubren la superficie)
+ Fenómenos rápidos (inundaciones, deslaves, etc)
+ Necesidad de respuesta rápida: incendios, huracanes,
etc.
Resolución temporal
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30. Características de la radiación
electromagnética e información
espectral

31. El proceso de percepción remota a través
de Radiación EM
Radiación emitida
Interacción
con la
atmósfera
Interacción
con el objeto
de estudio
Radiación
reflejada
Radiación
registrada en
el sensor
Procesamiento,
análisis e
interpretación
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32. Ondas electromagnéticas
Descritas por:
• Longitud de
onda o
frecuencia
• Amplitud
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33. Frecuencia y longitud de onda
λ = distancia entre dos crestas sucesivas
ν = número de ciclos completos que se propagan
en un tiempo determinado (Hertz)
Están relacionadas por:
c=ν λ
c = velocidad de la luz en el vacío = 3.0 × 108 ms-1
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34. Energía y frecuencia
La energía de un fotón, Q, es proporcional a su
frecuencia, ν:
Q = h ν
ν = c/λ
Q = hc/λ
h = Constante de Planck= 6.63 × 10-34 Js
c = Velocidad de la luz = 3.0 × 108 ms-1
Por lo tanto,
Q ∼ 1/λ
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35. El espectro electromagnético
Radio Microondas Infrarrojo Visible Ultravioleta Rayos X Rayos gamma
s
¿Penetra la atmósfera
terrestre?
Tipo de radiación
Longitud de onda (m)
Escala aproximada de
la longitud de onda
Frecuencia (Hz)
Temperatura de los
objetos a la que la
radiación es más
intensa para la
longitud de onda
dada
Edificios Humanos
Mariposa
Punta de aguja
Protozoarios
Moléculas
Átomos
Núcleo atómico
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36. El espectro visible
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37. Efectos atmosféricos sobre la radiación
EM
• La REM se atenúa al pasar por la
atmósfera
• Atenuación = dispersión + absorción
–La dispersión es la redirección de la
radiación por la reflexión y la refracción
–La atenuación depende de la longitud de
onda
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38. Absorción atmosférica
Absorción es el proceso en el que la energía
radiante es absorbida por los componentes de
la atmósfera y convertida a energía térmica
Los principales absorbentes de la atmósfera, son:
• H2O vapor y gotas de agua
• CO2 bióxido de carbono
• O2 oxígeno
• O3 ozono
• Polvo y hollín
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39. Bandas de absorción
Una banda de absorción es un porción del espectro EM en el que la
energía radiante es absorbida por sustancias como agua (H2O),
bióxido de carbono (CO2), oxígeno (O2), ozono (O3), óxido
nitroso (N2O), polvo, hollín, etc.
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40. Absorción de CO2
Cantidad
de
energía
que
se
pierde
al
pasar
por
la
atmósfera
Microondas
Visible
Térmico Infrarrojo
Aumento de energía
Aumento de longitud de onda
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41. Absorción de la atmósfera
Cantidad
de
energía
que
se
pierde
al
pasar
por
la
atmósfera
Microondas
Pared atmosférica
Visible
Térmico Infrarrojo
Ventana atmosférica
Ventanas atmosféricas
Aumento de energía
Aumento de longitud de onda
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42. https://www.youtu
be.com/watch?v=y
EsLnBgEGF0
https://www.youtube.co
m/watch?v=HC_9mI01s
mw
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43. absorción espectral
Reflectancia
espectral
Comportamiento de la radiación EM
con la materia
Emitida, dispersada,
absorbida
Propiedades intrínsecas
(emisión, dispersión,
absorción)
• Varían con la longitud de
onda
• Varían con las propiedades
físicas/químicas
• Puede variar con el ángulo
de visión
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44. • Los componentes de la superficie
con diferentes firmas espectrales
se pueden distinguir a través de
captar distintas longitudes de
onda.
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45. N D G I S U s e r s W o r k s h o p B i s m a r c k , N D
O c t o b e r 2 4 - 2 6 , 2 0 0 5
Firma espectral ampliada
Reflectancia
%
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46. Ejemplo de análisis de imágenes
multiespectrales
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47. +Mapa conceptual y reporte sobre la historia de la
geomática, cartografía, SIG y sensores remotos.
+Fecha límite de entrega: 29 de agosto (antes de las
12:00 a.m.)
EVIDENCIA 1.
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