ANALISIS E INTERPRETACION DE IMAGENES SATELITARIAS ECOLOGÍA AMBIENTAL TP7 ANALISIS E INTERPRETACION DE IMAGENES SATELITARIAS

¿Qué es teledetección? Se puede definir como: La obtención de información de un elemento de la superficie terrestre mediante instrumentos ubicados en una posición remota respecto de dicho elemento. La radiación electromagnética constituye el “transportador de información” entre el instrumento y el objeto. Los sensores remotos, son receptores que detectan y miden la radiación electromagnética emitida o reflejada por los objetos de la superficie terrestre.

Tipos de teledetección satelital Pasiva Activa capacidad de generar o no la REM necesaria para iluminar el área observada. En este caso se dividen en: activos y pasivos. Los primeros generan su propia REM, tal es el caso del radar, mientras que los segundos utilizan la REM producida por el Sol o la emitida por la misma superficie debido a su temperatura, por ejemplo los sensores ópticos y térmicos.

Tipos de órbita Geoestacionarias

Órbita geoestacionaria Los satélites de órbitas geoestacionarios permanecen fijos en un mismo punto observando siempre la misma cara de la tierra. Tienen la mayor resolución temporal y área de cobertura de todos los sistemas satelitales Pobre resolución espacial. Muy efectivos para telecomunicaciones (36.000 km del Ecuador).

Órbita heliosincrónica (sincronizada con el sol) Cruzan el ecuador a la misma hora todos los días Estas órbitas son recurrentes, el satélite repite su órbita original después de un cierto número de días Parámetros orbitales Traza es la proyección de la órbita del satélite sobre la superficie de la tierra. En el caso de órbita ecuatorial la traza coincide con el Ecuador geográfico. Sin embargo, en el caso de un satélite que pase por los polos, la traza no coincide con un meridiano debido a la rotación terrestre. EL punto sub-satelital es la proyección de la ubicación del satélite sobre su traza. La órbita polar se puede separar en dos mitades, comúnmente denominadas pasadas o modos ascendente o descendente. En el primer caso, el punto sub- satelital se desplaza de norte a sur a medida que el satélite avanza mientras en el segundo lo hace en sentido inverso. Nodo ascendente y nodo descendente son las intersecciones de las respectivas pasadas del satélite con el plano ecuatorial.

Radiación solar incidente Fundamento de la Teledetección Radiación solar reflejada Satélite Radiación solar incidente Sol Atmósfera Los diferentes elementos de la superficie terrestre interactúan de manera distinta con la radiación electromagnética. Tienen diferente comportamiento espectral. Esta es la base de la teledetección. Los diferentes elementos de la superficie terrestre interactúan de manera distinta con la radiación electromagnética. Tienen diferente comportamiento espectral. Esta es la base de la teledetección.

Espectro Electromagnético La energía electromagnética se comporta en forma de ondas de distinta longitud y frecuencia constituyendo un Espectro Electromagnético (EEM). VISIBLE Los censores reciben los datos de Reflectividad (o reflectancia) en bandas: INFRAROJO CERCANO Y MEDIO TÉRMICO

Reflectancia: % de Reflectancia Relación entre la radiación electromagnética incidente y la reflejada % de Reflectancia Cada elemento de la superficie terrestre, presenta una relación particular entre el porcentaje de la radiación incidente y la reflejada, llamada Firma Espectral   ER = Energía de longitud de onda reflejada EI = Energía de longitud de onda incidente Si representamos gráficamente la reflectancia espectral de un objeto en función de la longitud de onda obtendremos una curva de reflectancia espectral o ESPECTRO DE REFLECTANCIA

BANDAS ESPECTRALES Si bien el EEM es un continuo, los sensores utilizados detectan la energía sólo en rangos particulares del mismo, denominados bandas En un sitio y un Instante particular, el sensor del satélite genera una imagen compuesta por n bandas Imagen

Bandas espectrales / Resolución Los sensores Hyper-espectrales poseen un arreglo de gran cantidad de detectores que cubren el espectro EM de forma casi continua. Una misma escena puede ser observada en diferentes bandas y cada una permitirá discriminar con mayor o menor claridad distintos objetos según su reflectancia. FWHM Full with at half maximun También es posible trabajar con combinaciones de bandas que resalten determinados objetos o fenómenos de interés.

Resolución de la Imagen Está dada por el tamaño del pixel Resolución de 500 m Resolución de 240 m Resolución de 120 m Resolución de 30 m Resolución de 60 m Pixel: mínima unidad de espacio discriminable por el sensor.

Baja resolución espacial (Modis) (1 Km) Muy alta resolución espacial (Ikonos) (1m) Resolución espacial alta Spot (20 m)

Pixel Size = 10 m Image Width = 160 pixels, Height = 160 pixels                                                  Pixel Size = 10 m Image Width = 160 pixels, Height = 160 pixels Pixel Size = 20 m Image Width = 80 pixels, Height = 80 pixels Pixel Size = 40 m Image Width = 40 pixels, Height = 40 pixels Pixel Size = 80 m Image Width = 20 pixels, Height = 20 pixels

Valores de los Pixel Cada pixel contiene un valor numérico que corresponde al valor de reflectancia espectral en el caso de sensores ópticos. Las imágenes pueden tomarse como matrices. Cada banda entonces, corresponde a valores de grises. Estos por ejemplo pueden ir entre 0 (negro) y 255 (blanco) y los valores intermedios corresponderán a tonos intermedios de grises. Se pueden usar combinaciones de bandas que resalten determinados objetos o fenómenos de interés en forma visual. En este caso, se le asigna arbitrariamente un color a cada una de tres bandas (rojo, verde o azul) y se obtiene una imagen en color.

Imágenes satelitales en formato digital

Imágenes satelitales en formato digital 25 28 23 22 21 26 24 94 99 95 90 92 89 93 96 54 98 91 58 55 52 51 56 53 44 a) bandas 25 28 23 22 21 26 24 94 99 95 90 92 89 93 96 54 98 91 58 55 52 51 56 53 44 57 97 columnas filas Imágenes satelitales (2) Una imagen satelital digital se define matemáticamente como un arreglo bidimensional de números que representan la intensidad de la energía electromagnética proveniente de cada uno de los pixeles de la escena observada. En el caso de una imagen multiespectral, la matriz pasa a ser multidimensional. En estos casos cada pixel tiene distintos valores que corresponden a cada una de las bandas espectrales. Esta representación numérica permite la aplicación de un amplio rango de procesos computacionales y técnicas de análisis que constituyen el procesamiento digital y que posibilitan la obtención de una nueva imagen o mapa, los que están relacionados con la información buscada. Como podrá observarse a lo largo de todo este documento, se asignan tonos de gris a cada pixel de acuerdo con el valor numérico asociado, logrando así visualizar la imagen de manera similar a una fotografía.

Combinación de Bandas 3,2,1 4,5,3 4,3,2 Color Verdadero Monitor Espectro R Rojo G Verde B Azul Falso Color Monitor Espectro R Infra Rojo G IR onda corta B Rojo Falso Color Compuesto Monitor Espectro R IR Cercano G IR Medio B Rojo Visible Imágenes satelitales (4) Las distintas bandas monocromáticas que componen una imagen multiespectral pueden observarse en un monitor asignando, por ejemplo, tres bandas a los planos rojo, verde y azul. Según la combinación de bandas seleccionada la imagen resultante será más adecuada para estudios geológicos, agrícolas u oceanográficos. Las combinaciones más comunes son color verdadero, falso color y pseudo color. En el caso del sensor TM, la combinación de los canales 3, 2 y 1, ubicados en los planos rojo, verde y azul del monitor respectivamente dan el color verdadero, es decir lo que vería el ojo humano. La combinación de las bandas 4, 5 y 3 dan lugar a una imagen en falso color, es decir, los elementos no aparecen con los colores reales pero sí lo hacen con colores esperados, por ejemplo la vegetación toma el color verde y el agua el azul. La combinación de las bandas 7, 5 y 4, o cualquier otra diferente de las anteriormente mencionadas, da lugar a una imagen en pseudo color. En este caso los colores son en general muy diferentes a los reales.

LANDSAT TM, Estuario de Bahía Blanca (321)

Pajonales de cortadera Bosque (verano)

Comportamiento espectral de una escena real. Factores que intervienen

La energía reflejada en el visible es muy baja debido a la actividad fotosintética de los pigmentos en el azul (470 nm) y en el rojo (670nm) . Por otro lado, casi toda la radiación en el IR cercano se refleja con muy poca absorción dependiendo del índice de área foliar (LAI), distribución angular de las hojas, morfología. Fundamentos

Reflectividad de los Principales Componentes

Las principales aplicaciones de las bandas del LANDSAT TM (y por similitud de rangos  espectrales también las del SPOT) son las siguientes:   Banda 1 (0.45-0.52µm)(azul): buena penetración en cuerpos de agua. Diferenciación de  suelos y vegetación y de coníferas con vegetación de hojas caducas.  Banda 2 (0.52-0.60µm)(verde): reflectancia en el  verde para vegetación en buenas condiciones. Banda 3 (0.63-0.69µm) (rojo): absorción de la clorofila. Diferenciación de especies vegetales. Banda 4 (0.76-0.90µm) (infrarrojo cercano): evaluación de biomasa. Delineación de cuerpos de agua. Banda 5 (1.55-1.75µm) (infrarrojo medio) : estado hídrico en vegetales. Discriminación entre nubes, nieve y hielo Banda 6 (10.4-12.5µm) (infrarrojo térmico): stress térmico en vegetales y mapeados térmicos. Banda 7 (2.08-2.35µm) (infrarrojo medio): Estudios geológicos, identificación de zonas con alteraciones hidrotérmicas en rocas.

El contraste IR CERCANO/R pueden cuantificarse por medio de cocientes, diferencias, diferencias pesadas, combinaciones lineales y otros enfoques híbridos. Los ídices de vegetación son mediciones de este contraste y brindan información integrada sobre funciones de la vegetación (% cobertura, LAI, biomasa y parámetros fisiológicos (pigmentos y fotosíntesis).

FIN DE LA PRIMERA PARTE