ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA INGENIERIA GEODESICA
MATERIA: PERCEPCION REMOTA TAREA: COPILACION DEL CONTENIDO TEMATICO DE PERCEPCION REMOTA PROFESOR: Dr. JUAN MARTIN AGULIAR VILLEGAS ALUMNO (A): ROSA MARGARITA SALAZAR CARDENAS
05 DE ENERO DE 2012
I INTRODUCCION
1.1 Concepto de Percepción Remota La Percepción Remota (Remote Sensing) o Teledetección puede definirse como la ciencia y arte de obtener información de un objeto analizando los datos adquiridos mediante algún dispositivo que no está en contacto físico con dicho objeto. La Teledetección es una técnica a través de la cual se obtiene información de un objeto sin tener contacto directo con él, esto es posible gracias a la relación sensor-cobertura, la cual en el caso de los barredores multiespectrales se expresa a través de la llamada radiación electromagnética. Esta relación se puede presentar en tres formas: Emisión, Reflexión y Emisión-Reflexión, el flujo de energía que se produce por alguna de estas formas va a estar en función de la transmisión de energía térmica. Los conceptos más importantes de Teledetección que debemos comprender son: que es realmente una imagen de satélites y como se capta. Al igual que una cámara digital, un sensor de satélite no posee película. En su lugar, cuenta con miles de detectores diminutos que miden la cantidad de radiación electromagnética (es decir, la energía) que refleja la superficie de la tierra y los objetos que hay en ella. Estas mediciones se denominan espectrales. Cada valor de reflectancia espectral se registra como un número digital. Estos números se transmiten de nuevo a la tierra donde un ordenador los convierte en colores o matices de gris para crear una imagen que se parece a una fotografía. 1.2 Elementos básicos de la percepción remota Un sistema de teledetección incluye los siguientes elementos: (según Chuvieco E., 1996)
Una fuente de energía origen de la radiación electromagnética que el sensor va a captar. Puede tratarse de una fuente pasiva como la luz solar o activa cuando es emitida por el sensor que luego capta el reflejo (como el radar). Cubierta terrestre con todos sus rasgos naturales o realizados por el hombre (vegetación, suelo, rocas, construcciones, etc.) que refleja la señal hacia el sensor. Sistema sensor compuesto por el sensor propiamente dicho (cámaras, radar, etc.) y la plataforma que lo alberga (satélite, avión, globo). Tiene la misión de captar la energía proveniente de la cubierta terrestre y almacenarla o enviarla directamente al sistema de recepción.
Sistema de recepción-comercialización que recibe la información del sistema sensor, la guarda en formato apropiado y la distribuye a los usuarios. Intérprete, quien convierte los datos en información temática de interés (agricultura, arqueología, geografía, catastro, medio ambiente, militar, etc.) ya sea mediante procedimientos y técnicas visuales o digitales. Usuario final: es el beneficiario del documento fruto de la interpretación, así como de decidir sobre las consecuencias que de él deriven.
1.3 Principales sistemas cósmicos de percepción remota Elementos de una orbita
Altitud.- apogeo y perigeo.
Inclinación.- Angulo orbital con el ecuador, puede ser ecuatorial o polar.
Periodo Orbital.- duración de la órbita. depende de la velocidad orbital y de la altura.
Orbitas más comunes en percepción remota Órbita Geoestacionaria Inclinación de 0º, el satélite viaja sobre el plano del ecuador, en la dirección de rotación de la Tierra, a una altitud de 35 600 km. su periodo orbital es el mismo que el de la rotación de la Tierra, por lo que el satélite aparece siempre en la misma posición (aparece “estacionario”) con respecto a la Tierra. Es la órbita usada por los satélites de telecomunicación y por varios satélites meteorológicos.
Orbita Heliosíncrona Ésta es a mucho menor altura (entre 700 y 900 km) que la geosincrónica. i es cercano a 90° y los satélites (e.g. LANDSAT, NOAA, SeaStar, SPOT) pasan sobre el ecuador al mismo tiempo solar cada día. Esto significa que un punto particular en la tierra es visto regularmente a la misma hora, lo que es útil para análisis comparativos de datos multitemporales. Al elegir parámetros de órbita correctos es posible no sólo obtener una cobertura de toda la superficie terrestre, sino que también seleccionar el intervalo entre las observaciones en un determinado lugar. Esto se logra con satélites de bajo nivel en órbitas heliosincrónicas polares o semipolares. Satélites más comunes en teledetección
Recursos naturales Meteorológicos Alta resolución
LANDSAT Los primeros tres satélites Landsat tenían el peso total del sistema aproximado de 960Kg., su órbita era heliosíncrona polar y levemente inclinada (99.1 grados). Con una altura orbital de media de 917 Km, circundaba la tierra cada 103 minutos, con lo que realizaba 14 órbitas diarias para volver sobre la misma porción de la superficie terrestre a los 18 días, y a la misma hora local. Sensor MSS Los primeros Landsat incorporaban un equipo de barrido multiespectral y un conjunto de tres cámaras de vidicón. El sensor MSS es un equipo de barrido ópticoelectrónico le permite explorar una franja de terreno de 185 Km, divididos a ambos lados de la vertical de la traza. Las señales analógicas que producen los detectores son amplificadas, convertidas a formato digital y grabadas en CCT o enviadas directamente a las estaciones receptoras, desde donde se inicia la distribución de las imágenes. Una escena adquirida por el sensor MSS comprende 2.340 líneas de barrido y 3.240 columnas por línea. Trabajaba en 4 bandas, 3 visibles y una infrarroja cercana, de 6 a 8 bits. Cada pixel corresponde a una superficie real de 79 m de lado (0.62ha.), si bien en la transformación digital se le asigna un formato nominal de 57 x 79m. Sensor Thematic Mapper (TM) En este mejoro la resolución espacial, espectral y radiométrica: 30m, de 7 bandas, y en 8 bits.
El incremento de la resolución espacial y espectral que ofrece el TM, facilita una mayor precisión para la cartografía temática, mientras permite ampliar el rango de aplicaciones operativas a partir de sensores espaciales. (Tabla).
4
(0.5-0.6 μm)
5
(0.6-0.7 μm)
6
(0.7-0.8 μm)
7
(0.8-1.1 μm)
8 2
TM1
RBV
MSS 1 2
2 2
3 2
1 3
(0.475-0.575 μm)
1
(0.45-0.52 μm)
(0.580-0.680 μm)
2
(0.52-0.60 μm)
(0.690-0.830 μm)
3
(0.63-0.69 μm)
(0.505-0.750 μm)
4
(0.76-0.90 μm)
5
(1.55-1.75 μm)
(10.4-12.6 μm)
Bandas 4-7:
79m
8:
240 m
6 7 Resolución espacial Bandas 80 1-3: m 40 1: m
(10.40-12.50 μm) (2.08-2.35 μm) Bandas 1-5 y 7
30m
6:
120m
(1)-solo en los Landsat 4-5 (2)-solo en los Landsat 1-2 (3)-solo en el Landsat 3 SPOT Es el sistemas de observación terrestre diseñado en Francia bajo el control del CNES (Centre Nacional D’Etudes Spatiales - Francia) y desarrollado con la participación de Bélgica y Suecia. Desde 1985 el CNES ha lanzado 5 satélites SPOT dando una continuidad única al servicio de los clientes de SPOT IMAGE. Ha sido diseñado para mejorar la gestión del conocimiento y de la Tierra mediante la exploración de recursos de la Tierra, la detección y predicción de fenómenos relacionados con la climatología y oceanografía, y seguimiento de las actividades humanas y fenómenos naturales. El sistema SPOT incluye una serie de satélites y de los
recursos de control en tierra para el control por satélite y la programación, la producción de imágenes, y la distribución. Los satélites fueron lanzados con el lanzador de la ESA Ariane 2, 3 y 4. SPOT IMAGE es la empresa de comercialización de las imágenes de alta resolución que SPOT puede obtener, con aplicación en Agricultura, Cartografía, Catastro Rural, Estudios Ambientales, Planeamiento Urbano, Telecomunicaciones, Forestaría, Geología, Exploración de Gas y Petróleo, e Ingeniería Civil. Tiros -NOAA Esta familia de satélites, constituye uno de los múltiples programas diseñados para adquirir información meteorológica a la superficie terrestre. (National Oceanic and Atmospheric Administration Satellite). El satélite NOAA se diseñó para ofrecer un ciclo de cobertura muy corto: una imagen cada doce horas. Este ciclo se mejora a seis horas gracias a la sincronización entre los dos satélites que operan simultáneamente. Su altura orbital es de 833 a 870Km, cubriendo en una imagen un área aproximada de 3.000 Km de lado. El sensor más interesante, para nuestros objetivos, se denomina AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer), diseñado para proporcionar imágenes con una resolución de 1,1 Km (en el nadir), en 5 bandas de espectro (tabla 3). Gracias a su buena cobertura temporal y bajo costo, el sensor AVHRR ha ganado un creciente interés para abordar estudios medio ambientales de pequeña escala. Características del sensor AVHRRNOAA Band Amplitud Región a (μm) Espectral 1 0.58-0.68 Rojo 2 0.72-1.10 Infr. Cercano 3 3.55-3.93 Infr. Medio 4 10.30-11.30 Infr. térmico 5 11.50-12.50 Infr. térmico Tabla 3 - Características del sensor AVHRR-NOAA
TERRAY AQUA Estos dos satélites forman parte del proyecto más ambicioso de las NASA para su sistema de observación global de la Tierra, que incluye otras plataformas de teledetección. Una novedad de este programa de la NASA es organizar los satélites de teledetección en torno a constelaciones, indicando en este concepto un conjunto de satélites con orbitas similares. La denominada constelación matutina cruza el Ecuador en torno a las 10:30 y 22:30 horas, y está compuesta por los satélites
Landsat 7, EO-1, el argentino SAC-C y el Terra. La constelación vespertina está compuesta por el EOS Aqua. El Aura y el PARASOL, y pronto será completada por el CALIPSO y OCO. Estas misiones tienen una hora de cruce por el Ecuador próximas a las 13:30 y 13:30. Tener orbitas próximas permite a estas plataformas recoger información complementaria de algunas variables para mejorar la medición de procesos terrestres y atmosféricos muy variados, además de seguir la evolución diaria de su dinámica (Parkinson et al., 2006). El Terra fue lanzado en diciembre de 1999 y el Aqua en mayo de 2002. Ambos incorporan una gran variedad de sensores, que se complementan para generar variables de gran interés ambiental. Los principales objetivos científicos de esta misión se centran en proporcionar a científicos interesados en procesos globales información crucial sobre la distribución de aerosoles, nubosidad, temperatura
terrestre y marina, cambios en los usos/coberturas del suelo y el papel de los océanos en el cambio climático.
1.4 Aplicaciones de los sistemas de percepción remota Actualmente las técnicas de teledetección son utilizadas en diversas ciencias del medio ambiente con propósitos tales como: 1.- Estudio de erosión de playas y arenales. 2.- Inventario regional del medio ambiente para preparar estudios de impacto ambiental. 3.- Cartografía geológica para la exploración mineral y petrolífera. 4.- Control de acumulación nival, y de los cambios previsibles en la disponibilidad de energía hidroeléctrica.
5.- Control del movimiento de icebergs en las zonas polares. 6.- Estimación de modelos de escorrentía y erosión. 7.- Inventario de recursos hídricos. 8.- Análisis de masas nubosas y su aplicación meteorológica. 9.- Cartografía térmica de la superficie del mar. 10.-Verificación y control de la calidad física del agua, turbidez y contenido de algas. 11.- Control de los movimientos de corrientes marinas. 12.- Cartografía de la cobertura vegetal del suelo. 13.- Rápida evaluación de condiciones de estrés en la vegetación, por efectos de las sequías o deforestación. 14.- Cartografía de áreas quemadas y seguimiento de los ritmos de repoblación natural. 15.- Cartografía e inventario de la cobertura y uso del suelo. 16.- Inventarios forestales. 17.- Selección de rutas óptimas para nuevas vías de comunicación. 18.- Control de pastizales para estudiar efectos de excesivo pastoreo. 19.- Cartografía e inventario de cultivos por especie. 20.- Predicción de rendimientos por cultivo. 21.- Verificación de contenidos de salinidad en corrientes de agua.
II BASES FISICAS DE LA PERCEPCION REMOTA 2.1 Principios de la radiación electromagnética La radiación electromagnética son ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Las ondas electromagnéticas tienen componentes eléctricos y magnéticos. La radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas). La
luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Por orden decreciente de frecuencias (o creciente de longitudes de onda), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio. Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una longitud de onda de entre 0,005 y 0,5 nanómetros (un nanómetro, o nm, es una millonésima de milímetro). Los rayos X blandos se solapan con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 50 nm. La región ultravioleta, a su vez, da paso a la luz visible, que va aproximadamente desde 400 hasta 800 nm. Los rayos infrarrojos o `radiación de calor. E solapan con las frecuencias de radio de microondas, entre los 100.000 y 400.000 nm. Desde esta longitud de onda hasta unos 15.000 m, el espectro está ocupado por las diferentes ondas de radio; más allá de la zona de radio, el espectro entra en las bajas frecuencias, cuyas longitudes de onda llegan a medirse en decenas de miles de kilómetros.
2.2 Espectro electromagnético El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.
El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo. Rango del espectro El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes astrofísicas. La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones. De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja. Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se reduce. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar el medio por el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud de onda en el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente. Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. El comportamiento de la radiación electromagnética depende de su longitud de onda. Las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, y las frecuencias inferiores tienen longitudes de onda más largas. Cuando la radiación electromagnética interacciona con átomos y moléculas, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por cuanto que transporta. La radiación electromagnética puede dividirse en octavas (como las ondas sonoras). La espectroscopia puede descubrir una región mucho más amplia del espectro que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectroscopio de laboratorio común puede descubrir longitudes de onda desde 2 nm a 2500 nm. Con este tipo de aparatos puede obtenerse información detallada sobre las propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas. La espectrometría se usa sobre todo en astrofísica. Por
ejemplo, muchos átomos de hidrógeno emiten ondas de radio que tienen una longitud de onda de 21.12 cm. Tipos de radiación Aunque el esquema de clasificación suele ser preciso, en realidad existe algo de trasposición entre tipos vecinos de energía electromagnética. Por ejemplo, las ondas de radio a 60 Hz pueden ser recibidas y estudiadas por astrónomos, o pueden ser conducidas a lo largo de cables como energía eléctrica. También, algunos rayos gamma de baja energía realmente tienen una longitud de onda más larga que algunos rayos X de gran energía. Esto es posible porque "rayo gamma" es el nombre que se le da a los fotones generados en la descomposición nuclear u otros procesos nucleares y subnucleares, mientras que los rayos X son generados por transiciones electrónicas que implican electrones interiores muy energéticos. Por lo tanto, la diferencia entre rayo gamma y rayo X está relacionada con la fuente de radiación más que con la longitud de onda de la radiación. Generalmente, las transiciones nucleares son mucho más energéticas que las transiciones electrónicas, así que los rayos gamma suelen ser más energéticos que los rayos X. Sin embargo, hay transiciones nucleares de baja energía (p.ej. la transición nuclear de 14.4 keV del Fe-57) que producen rayos gamma que son menos energéticos que algunos de los rayos X de mayor energía. Radiofrecuencia Las ondas de radio suelen ser utilizadas mediante antenas del tamaño apropiado (según el principio de resonancia), con longitudes de onda en los límites de cientos de metros a aproximadamente un milímetro. Se usan para la transmisión de datos, a través de la modulación. La televisión, los teléfonos móviles, las resonancias magnéticas, o las redes inalámbricas y de radio-aficionados, son algunos usos populares de las ondas de radio. Las ondas de radio pueden transportar información variando la combinación de amplitud, frecuencia y fase de la onda dentro de una banda de frecuencia. El uso del espectro de radio está regulado por muchos gobiernos mediante la asignación de frecuencias. Cuando la radiación electromagnética impacta sobre un conductor, se empareja con él y viaja a lo largo del mismo, induciendo una corriente eléctrica en la superficie de ese conductor mediante la excitación de los electrones del material de conducción. Este efecto (el efecto piel) se usado en las antenas. La radiación electromagnética también puede hacer que ciertas moléculas absorban energía y se calienten, una característica que se utiliza en los microondas. Microondas
La frecuencia súper alta (SHF) y la frecuencia extremadamente alta (EHF) de las microondas son las siguientes en la escala de frecuencia. Las microondas son ondas lo suficientemente cortas como para emplear guías de ondas metálicas tubulares de diámetro razonable. La energía de microondas se produce con tubos klistrón y tubos magnetrón, y con diodos de estado sólido como los dispositivos Gunn e IMPATT. Las microondas son absorbidas por la moléculas que tienen un momento dipolar en líquidos. En un horno microondas, este efecto se usa para calentar la comida. La radiación de microondas de baja intensidad se utiliza en Wi-Fi. El horno microondas promedio, cuando está activo, está en un rango cercano y bastante poderoso como para causar interferencia con campos electromagnéticos mal protegidos, como los que se encuentran en dispositivos médicos móviles y aparatos electrónicos baratos. Radiación infrarroja La parte infrarroja del espectro electromagnético cubre el rango desde aproximadamente los 300 GHz (1 mm) hasta los 400 THz (750 nm). Puede ser dividida en tres partes: * Infrarrojo lejano, desde 300 GHz (1 mm) hasta 30 THz (10 μm). La parte inferior de este rango también puede llamarse microondas. Esta radiación es absorbida por los llamados modos rotatorios en las moléculas en fase gaseosa, mediante movimientos moleculares en los líquidos, y mediante fotones en los sólidos. El agua en la atmósfera de la Tierra absorbe tan fuertemente esta radiación que confiere a la atmósfera efectividad opaca. Sin embargo, hay ciertos rangos de longitudes de onda ("ventanas") dentro del rango opacado que permiten la transmisión parcial, y pueden ser usados en astronomía. El rango de longitud de onda de aproximadamente 200 μm hasta unos pocos mm suele llamarse "radiación submilimétrica" en astronomía, reservando el infrarrojo lejano para longitudes de onda por debajo de los 200 μm. * Infrarrojo medio, desde 30 a 120 THz (10 a 2.5 μm). Los objetos calientes (radiadores de cuerpo negro) pueden irradiar fuertemente en este rango. Se absorbe por vibraciones moleculares, es decir, cuando los diferentes átomos en una molécula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio. Este rango es llamado, a veces, región de huella digital, ya que el espectro de absorción del infrarrojo medio de cada compuesto es muy específico. * Infrarrojo cercano, desde 120 a 400 THz (2500 a 750 nm). Los procesos físicos que son relevantes para este rango son similares a los de la luz visible. Radiación visible (luz) La frecuencia por encima del infrarrojo es la de la luz visible. Este es el rango en el que el Sol y las estrellas similares a él emiten la mayor parte de su radiación. No es probablemente una coincidencia que el ojo
humano sea sensible a las longitudes de onda que el sol emite con más fuerza. La luz visible (y la luz cercana al infrarrojo) son absorbidas y emitidas por electrones en las moléculas y átomos que se mueven desde un nivel de energía a otro. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro electromagnético. Un arco iris muestra la parte óptica (visible) del espectro electromagnético; el infrarrojo (si pudiera verse) estaría localizado justo a continuación del lado rojo del arco iris, mientras que el ultravioleta estaría tras el violeta. La radiación electromagnética con una longitud de onda entre aproximadamente 400 nm y 700 nm es detectado por el ojo humano y percibida como luz visible. A otras longitudes de onda, sobre todo al infrarrojo cercano (más largo de 700 nm) y al ultravioleta (más corto que 400 nm) también se les llama luz a veces, sobre todo cuando la visibilidad para los humanos no es relevante. Si la radiación que tiene una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, como por ejemplo un plato hondo de fruta, y luego impacta en nuestros ojos, obtenemos una percepción visual de la escena. El sistema visual de nuestro cerebro procesa la multitud de frecuencias reflejadas en diferentes sombras y matices, y a través de este fenómeno psicofísico que todavía no se entiende completamente, es como percibiríamos los objetos. En la mayor parte de las longitudes de onda, sin embargo, la información transportada por la radiación electromagnética no es directamente descubierta por los sentidos humanos. Las fuentes naturales producen radiación electromagnética a través del espectro, y nuestra tecnología también puede manipular un amplio rango de longitudes de onda. La fibra óptica transmite luz que, aunque no es adecuada para la visión directa, puede transportar datos que luego son traducidos en sonido o imagen. La codificación usada en tales datos es similar a lo que se usa con las ondas de radio. Luz ultravioleta La siguiente frecuencia en el espectro es el ultravioleta (o rayos UV), que es la radiación cuya longitud de onda es más corta que el extremo violeta del espectro visible. Al ser muy energética, la radiación ultravioleta puede romper enlaces químicos, haciendo a las moléculas excepcionalmente reactivas o ionizándolas, lo que cambia su comportamiento. Las quemaduras solares, por ejemplo, están causadas por los efectos perjudiciales de la radiación UV en las células de la piel, y pueden causar incluso cáncer de piel si la radiación daña las moléculas de ADN complejas en las células (la radiación UV es un mutágeno). El Sol emite una gran cantidad de radiación UV, lo que podría convertir rápidamente la Tierra en un desierto estéril si no fuera porque, en su mayor parte, es absorbida por la capa de ozono de la atmósfera antes de alcanzar la superficie.
Rayos X Después del ultravioleta vienen los rayos X. Los rayos X duros tienen longitudes de onda más cortas que los rayos X suaves. Se usan generalmente para ver a través de algunos objetos, así como para la física de alta energía y la astronomía. Las estrellas de neutrones y los discos de acreción alrededor de los agujeros negros emiten rayos X, lo que nos permite estudiarlos. Los rayos X pasan por la mayor parte de sustancias, y esto los hace útiles en medicina e industria. También son emitidos por las estrellas, y especialmente por algunos tipos de nebulosas. Un aparato de radiografía funciona disparando un haz de electrones sobre un "objetivo". Si los electrones se disparan con suficiente energía, se producen rayos X. Rayos gamma Después de los rayos X duros vienen los rayos gamma. Son los fotones más energéticos, y no se conoce el límite más bajo de su longitud de onda. Son útiles a los astrónomos en el estudio de objetos o regiones de alta energía, y son útiles para los físicos gracias a su capacidad penetrante y su producción de radioisótopos. La longitud de onda de los rayos gamma puede medirse con gran exactitud por medio de dispersión Compton. No hay ningún límite exactamente definido entre las bandas del espectro electromagnético. Algunos tipos de radiación tienen una mezcla de las propiedades de radiaciones que se encuentran en las dos regiones del espectro. Por ejemplo, la luz roja se parece a la radiación
infrarroja en que puede resonar algunos enlaces químicos.
2.3 Efecto atmosférico sobre la radiación solar 2.3.1 Dispersión atmosférica Es el mecanismo por el cual la radiación electromagnética es reflejada o refractada por gases o partículas situados en la atmósfera. De este modo disminuye la radiancia directa y aumenta la difusa. Los principales causantes de la dispersión atmosférica son los gases y aerosoles (partículas sólidas o líquidas) que la componen, debido a la elevada variabilidad espaciotemporal de algunos de los gases y de los aerosoles resulta difícil establecer modelos generales para cuantificar su influencia final en una imagen. En la figura, podemos ver como la energía proveniente del sol al entrar en contacto con la atmósfera sufre el efecto de dispersión, el cual hace que la radiación directa disminuya, aumentándose la radiación difusa. Existen tres tipos fundamentales de dispersión: Dispersión Rayleigh La teoría de Rayleigh se basa de suponer que las partículas son esféricas, de un diámetro menor que 0,2 (longitud de onda) y que las interacciones son independientes una de otra. La teoría toma en cuenta el número de partículas por unidad de volumen y el índice refractivo del conjunto de partículas. La consecuencia más importante es que la radiación es dispersada en una relación inversamente proporcional a la cuarta potencia de su longitud de onda. Esto significa que las longitudes de onda más cortas serán más dispersadas que las largas. Se ha verificado experimentalmente que como la densidad y composición del aire varia con la altura, la transmitancia varia. La mayor parte de la radiación ultravioleta es eliminada del espectro por absorción en la estratosfera. A causa de la variación de la dispersión Rayleigh con -4 la transmitancia crece rápidamente con la longitud de onda y decrece con el aumento de la masa óptica. Características de la dispersión Rayleigh. La dispersión Rayleigh es despreciable para longitudes de onda mayores de 1 μm
Para una masa de aire m = 1 y λ= 0,57 μm la transmitancia de la atmósfera es mayor del 85%. Las longitudes de onda cortas 0,4 μm a 0,57 μm son más dispersadas que las largas 0,6 μm a 0,77 μm (rojo) tal es la causa por la cual vemos, en días despejados, el cielo azul, y rojo a la puesta del sol.
Dispersión Mie La dispersión Mie incluye la reflexión y refracción que generan constituyentes atmosféricos cuyas dimensiones son mayores a la longitudes de onda de la radiación. En general se trata de aerosoles, o sea una mezcla de vapor de agua, gases y partículas sólidas. Una gota de agua o partículas grandes de polvo generan la denominada dispersión no selectiva. Esta dispersión es la producida por las nubes. Dado que la dispersión de este tipo es independiente de la longitud de onda (afecta a todas por igual) las nubes se verán blancas o grises. La dispersión puede representar una fracción muy importante de la radiación percibida por un sensor y su magnitud afectará la interpretación que realizamos del comportamiento espectral de la superficie. Debido a su importancia se han desarrollado diversos algoritmos que buscan corregir la distorsión que introduce la dispersión atmosférica en la señal generada en la superficie. La Caja 1 presenta un ejemplo de estas “correcciones atmosféricas”. Dispersión no selectiva Ocurre cuando la longitud de onda es mucho más larga que los objetos, la producen las gotas de agua y las grandes partículas de polvo.
Este tipo de dispersión causa niebla y nubes que aparecen blancas ante nuestros ojos debido a que la luz azul, verde y roja es dispersada en iguales cantidades aproximadamente.
2.3.2 Absorción atmosférica Cada uno de los gases atmosféricos tiene capacidad para absorber radiación en diferentes longitudes de onda. Fundamentalmente son tres los gases que absorben radiación: o o
Ozono: Absorbe radiación ultravioleta Dióxido de carbono: Absorbe radiación en 13-17.5 μm;
o
Vapor de agua: Absorbe radiación en 5.5-7 μm; y por encima de 27 μm;
De este modo aparecen una serie de regiones en el espectro en las que la radiación es absorbida por uno o varios de los gases. Esto deja, por otro lado, regiones del espectro en las que no se produce absorción, son las denominadas ventanas atmosféricas. Por tanto la teledetección sólo va a ser en principio viable en estas ventanas, las principales aparecen en: Ventana Infr. Cercano Infr. Medio Infr. Medio Infr. Medio Infr. Medio Infr. Térmico Microonda s
Banda Espectral 0.3-1.35 μm 1.5-1.8 μm 2-2.4 μm 2.9-4.2 μm 4.5-5.5 μm 8-14 μm 20 μm
Prácticamente la totalidad de los sensores de los satélites están diseñados para captar radiación en estas ventanas. Una excepción interesante es el canal 2 de METEOSAT que recoge información en una banda en la que el único gas con capacidad de absorción es el vapor de agua. Su objetivo es evidentemente estimar el contenido de este gas a partir de la radiación que llega al sensor, cuanto menos radiación llegue mayor será la cantidad de vapor de agua. En general se considera que si el día es suficientemente despejado la absorción atmosférica puede despreciarse.
2.3.3 Emisión atmosférica El efecto de emisión atmosférica resulta fundamental en el trabajo dentro del infrarrojo térmico si se pretenden obtener mediciones de temperatura a partir de las imágenes espaciales. Al igual que cualquier cuerpo por encima del cero absoluto, la atmósfera emite energía calórica, por lo que ese parámetro debe considerarse por separarlo de la emitancia espectral proveniente del suelo. Esos procesos de corrección atmosférica se han abordado habitualmente, mediante el análisis combinado de la señal captada en dos bandas situadas en el infrarrojo térmico. Son los denominados algoritmos de ventana partida (split window).
2.4 Interacción de la radiación solar con la superficie terrestre 2.4.1 Mecanismo de reflexión Una superficie puede reflejar de distinto modo la radiación incidente. Considerando los extremos de comportamiento reflectivo nos encontramos con superficie en donde la reflexión es especular y otras en donde la reflexión es difusa. En el primer caso la radiación es reflejada en una única dirección y formando un ángulo con la vertical igual al ángulo de la radiación incidente. Esta reflexión ocurrirá en el caso de superficies “lisas”, como el agua por ejemplo. La reflexión difusa tiene lugar en todas direcciones y es generada por superficies “rugosas”, como un parche de vegetación natural. La “rugosidad” de una superficie es un concepto relativo y puede cuantificarse a partir de la relación entre la altura promedio de las irregularidades de la superficie y la longitud de onda de la radiación. Así una dada superficie se percibirá como rugosa cuando la longitud de onda de la radiación reflejada es corta (por ej. radiación visible) y lisa cuando esta sea larga (por ej. microondas). Esta relación también variará con el ángulo de incidencia de la radiación. Cuando el ángulo de incidencia respecto a la normal (perpendicular) a la superficie sea grande (por ej. de mañana temprano) la superficie se comportará como rugosa mientras que el ángulo sea pequeño (al mediodía) lo hará como lisa. Excepto en el caso agua calma la mayor parte de las superficies naturales producen una reflexión difusa de la radiación incidente. Cuando la superficie se comporta como un difusor perfecto, o sea la radiación es reflejada en todas las direcciones y en igual magnitud, denominamos a esa superficie como lambertiana. En estos casos la cantidad de energía reflejada por la superficie que puede percibirse desde cualquier posición de una semiesfera con centro en el punto de incidencia de la radiación será igual. El concepto de reflectancia bidireccional describe una situación frecuente en percepción remota cuando el ángulo de observación difiere del ángulo de incidencia de los rayos sobre una superficie que se comporta como un difusor imperfecto o sea con un componente de difusión especular (no lambertiano). Considerando un observador (sensor) ubicado directamente sobre el punto en cuestión (nadir) y la reflectancia percibida cambiará con el
ángulo de incidencia de la radiación debido al componente especular de la reflexión. Esto determinará la conformación de una “pluma” de reflexión o a la aparición de una anisotropía en el volumen definido por la reflexión de esa superficie. La percepción se modificará también cuando el ángulo de observación cambie y la observación sea oblicua (off-nadir). En condiciones de difusión imperfecta de la radiación incidente (superficies no lambertianas) la geometría del sistema (relación entre los ángulos cenitales y acimutales de observación e incidencia) tiene un gran impacto sobre cantidad de radiación reflejada que es percibida por el sensor.
2.4.2 Mecanismo de transmisión La transmisión de la radiación ocurre cuando esta pasa a través de una sustancia sin una atenuación significativa. La habilidad de un medio para transmitir energía se mide como la transmitancia (t): t = radiación transmitida / radiación incidente En teledetección es importante en relación con las películas que utilizan las cámaras aéreas y espaciales, como también en relación a los filtros que se deben usar para lograr el registro de determinadas bandas espectrales. Comúnmente se piensa que la transmisión está ligada a los cuerpos transparentes como el agua, esto es porque la relacionamos con las longitudes de onda del visible, sin embargo existe transmisión en diferentes cuerpos en otras longitudes de onda. Es el caso de las hojas de los vegetales, las cuales son opacas a la región del visible pero transmiten una cantidad significativa de longitudes de onda del infrarrojo.
2.4.3 Mecanismo de absorción
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde, si bien, al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy. La potencia de la radiación varía según el momento del día; las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de radiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones. La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²). 2.4.4 Emisión terrestre La emisividad es la proporción de radiación térmica emitida por una superficie u objeto a una temperatura determinada. El coeficiente de emisividad (ε), es un numero adimensional que relaciona la habilidad de un objeto real para irradiar energía térmica, con la habilidad de irradiar si èste fuera un cuerpo negro. ε=_______________ radiación emitida por una superficie_______________ Radiación emitida por la misma superficie si fuera cuerpo negro La radiación emitida por una superficie real se expresa como una porción de la que emitiría el cuerpo negro y se expresa como:
Qemitido AsTs 4 Q flujo de calor
emisividad 5.67 E 8 W /(m 2 k 4 ) es la cons tan te de Stefan Boltzman As area sup erficial del objeto Ts temperatura sup erficial del objeto La emitancia espectral de un objeto directamente relacionado con su temperatura absoluta y a la vez, está relacionada con su capacidad para absorber la radiación. La emitancia espectral de la superficie terrestre, de acuerdo a su temperatura (300 k), se manifiesta con mayor claridad en la banda de longitudes de onda entre 8 y 14 μ (infra., térmico). Cuando una superficie esta en equilibrio térmico con los alrededores, indica que la absortividad espectral es igual a la emisividad. La emisividad de un tipo de cubierta es una medida relativa, que pone en relación su emitancia con la de un cuerpo negro. Una alta emisividad (cerca a 1), indica que un objeto absorbe y radia una gran proporción de la energía incidente. En la cubierta terrestre, la mayor emisividad se presenta en la vegetación densa (0.99) y el agua (0.98), mientras los valores más bajos corresponden a los suelos arenosos (0.90), nieve (0.80) y metales (0.16).
III OBTENCION DE LAS IMÁGENES AEROCOSMICAS 3.1 Metodo fotográfico de registro de la radiación Los sistemas para el levantamiento aerocosmico registran la radiación electromagnética con diferentes métodos. Metodo de acción química Metodo de acción térmica Metodo de acción electrónico Para el registro Sensores Sensores Sensores Sensores
de la radiación se emplean diferentes tipos de sensores: fotográficos óptico-electrónicos térmico-electrónicos de antena
La característica más importante de los sensores, es la sensibilidad a la radiación de captura, es decir, su resolución sensorial, tanto espacial como espectral. Sensores fotográficos Registran químicamente la radiación electromagnética que se refleja en la cubierta terrestre en forma de imagen fotográfica, y fue hasta hace poco tiempo, uno de los más empleados en percepción remota. Para la obtención de la fotografía se requiere de cámaras fotográficas de alta precisión (óptica y mecánica), así como de película fotosensible. Sensores óptico-electrónicos Combinan una óptica más o menos similar a la fotografía, con un sistema de detección electrónica, que evita la dependencia de una superficie solida de grabación. Los más habituales en teledetección espacial son los exploradores o rastreadores de barrido (scanner). Un espejo móvil, que oscila perpendicularmente a la dirección de la trayectoria, les permite explorar una franja de terreno a ambos lados de la traza del satélite. La radiancia recibida por este componente óptico se dirige a una serie de detectores, que la amplifican y convierten a una señal eléctrica. Esta, a su vez, se transforma a un valor numérico, que puede almacenarse a bordo o trasmitirse a la red de antenas receptoras. La información recibida por estas antenas se graba en soporte magnético para su posterior proceso y distribución de los usuarios. 3.2 Metodo electrónico de registro de la radiación 3.3 Equipos fotográficos empleados en percepción remota
Cámara multibanda o multiespectral MKF-6 RMK 30123 KA-80A 3.4 Plataformas para el equipo fotográfico de percepción remota Para la realización del levantamiento desde el cosmos, se utilizan dos tipos de plataformas. Naves cósmicas y los satélites artificiales de la Tierra. Satélites artificiales de la Tierra empleados en percepción remota Los satélites artificiales que se emplean para la obtención de las imágenes desde el cosmos pueden clasificarse para monitoreo de: meteorología, recursos naturales, cartografía, oceanología, etc. Satélites meteorológicos GOES Spacecraft METEOSAT Satélites para monitoreo de los océanos Satélite Ocean-01: ciclones, corrientes, temperaturas Satélites para recursos naturales Landsat: análisis integral del impacto ecológico MONITOR-E Satélites para levantamientos cartográficos SPOT-5: imágenes pancromáticas de 2.5 m de resolución IKONOS: RGV 4 m, 80 cm P Quickbird: 60 cm P, también tiene RGV Geoeye-1: 40 cm P, 2 m en RGV 3.5 Levantamiento cósmico Elementos característicos: Altura mayor de 150 km Plataforma de levantamiento Orbita de plataforma Levantamiento orbital de la superficie terrestre Tipo de sensores Parámetro de la órbita: Forma Inclinación Altura Posición de su plano con respecto al sol Forma de la órbita: determina la regularidad de la altura
Inclinación: se determina mediante el ángulo “i” entre el plano orbital y la superficie ecuatorial. Altura de la órbita: altura con respecto a la superficie terrestre, en la cual se localizan la plataforma desde la que se realiza el levantamiento. Grupos de altura: Orbitas con alturas de 150-500 km (cartografiado, mapas temáticos) Naves con tripulación Satélites con corta vida útil Orbitas con alturas de 500-2000 km (recursos naturales) Satélites para monitoreo de recursos naturales (600-900 km) Satélites meteorológicos (900-1400 km) Orbitas con alturas hasta 36000 km Satélites geoestacionarios Orbita heliosíncrona: orbita en la cual, durante el levantamiento la iluminación solar sobre la superficie terrestre (altura del sol), se mantiene prácticamente sin cambio durante la temporada. Levantamiento orbital de la superficie terrestre Movimiento muy rápido del satélite Reducido tiempo de exposición del sensor Desplazamiento sin vibraciones y sin variaciones bruscas Alta resolución Para carácter del cubrimiento superficial Ordinario (escenas) De franja orbital Selectiva (selección del área) Global 3.6 Clasificación de las imágenes aero-cosmicas Características básicas para la clasificación de la imagen cósmica Diapasón espectral Determina las características físicas y biológicas de los objetos que se trasladan a las imágenes. Tecnología de la obtención De esta dependen las propiedades de representación, radiométricas. En función del espectro se dividen en tres tipos básico Diapasón visible, infrarrojo cercano e infrarrojo medio (también llamado de luz) Diapasón infrarrojo térmico
Diapasón de radio Cubrimiento Global (planetario): 1 S 108 km 2 ; 10000 km 9 Gran regional:
1 S 106 km 2 ; 500 3000 km 9
Regional:
1 S 104 km 2 ; 50 500 km 9 Local:
Escala
1 S 102 km 2 ; 10 50 km 9 Muy pequeña: 1:10 000 000-1:100 000 000 Pequeña: 1:1 000 000-1:10 000 000 Media: 1:100 000-1:1 000 000 Grande: 1:10 000-1:100 000
Resolución espacial Resolución baja: 1 R 1000 m cartografía de distribución 9 Resolución media:
1 R 100 m estudio de recursos naturales 9 Resolución alta:
1 R 10 m cartografía topografica 9 Resolución muy alta:
R 1 m
3.7 Características cósmicas
de
los
principales
tipos
Imágenes fotográficas Obtenidas con cámaras fotográficas Recuperación de negativo para procesado en tierra
de
imágenes
Utilizadas para estudios a largo plazo Muestran bastante detalle La mejor resolución geométrica y radiométrica hasta los años 90 Representa las características ópticas de los objetos Generalmente obtenidas desde orbitas bajas Escalas 1:200 000-1:1 000 000 con resolución de 2-30 m Permite aumentos de 5-20 veces Cubrimiento de 40-300 km Obtención de pares estereoscópicos Permiten digitalización Presentación en pancromático y multiespectral Imágenes de escáner Obtenidas con escáner óptico mecánico Diapasón de radiación en el visible e infrarrojo cercano Trasmisión por radiocanal Representa las características ópticas de los objetos Se obtiene en tiempo real El detalle depende del tamaño del pixel Resolución espacial 15-30 m Cubrimiento 180-3 000 km Diferencia de escala y resolución en los extremos de renglón Complicación en procesamiento por efecto del movimiento de la tierra y barrido del escáner Corrección geométrica por computadora Obtenidas desde satélites meteorológicos y recursos naturales Para uso operativo y cartografiado temático Imágenes de CCD Obtenidas con escáner óptico electrónico CCD Diapasón de radiación en el visible e infrarrojo cercano Trasmisión por radiocanal Representa las características ópticas de los objetos Se obtiene en tiempo real El detalle depende del tamaño del pixel Resolución espacial 10-45 m, 5-0.40 m Cubrimiento 40-70 km, 10-15 km Escala y resolución uniforme en centro y los extremos de renglón Obtención de pares estereoscópicos Obtenidas desde satélites para cartografiado y estudio de recursos naturales Para cartografiado topográfico y temático Imágenes de infrarrojo térmico Obtenidas con escáner electrónico térmico Diapasón de radiación en el infrarrojo térmico
Trasmisión por radiocanal Representa las características térmicas de los objetos Se obtienen en tiempo real No depende la iluminación pero las nubes son obstáculos Resolución espacial 1 km (meteorológico), 60 m (recursos naturales) Cubrimiento 2 000-3 000 km (meteorológicos), 180 km (recursos naturales) Diferencia de escala y resolución en los extremos de renglón Registra temperaturas con precisión de 0.1-0.2˚C Obtenidas desde satélites meteorológicos y de estudios de recursos naturales Se obtienen en multiespectral e hiperespectral térmico Para uso meteorológico y cartografiado temático Imágenes de radiómetro Obtenidas con escáner electrónico radio-térmico Registra radiación radio-térmica emitido por el objeto de estudio, en el rango de las microondas de radio Trasmisión por radiocanal Depende de las propiedades electrónicas y composición de la superficie de estudio Se obtiene en tiempo real No depende de las condiciones atmosféricas ni de la iluminación Resolución espacial 12-50 km Cubrimiento 2 000-3 000 km Diferencia de escala y resolución en los extremos de renglón Obtenidas desde satélites meteorológicos Para estudio de mares, océanos, glaciares y la cubierta de nieve Imágenes de radar Obtenidas con radar Registra señal de radio reflejada en la superficie terrestre Trasmisión por radiocanal La imagen se representa como una densa malla de pigmentación Se obtiene en tiempo real No depende de las condiciones atmosféricas ni de la iluminación Resolución espacial 1-2 km, 2-100 m Cubrimiento 100 km, 45-500 km Se utilizan diferentes frecuencias y diferente polarización Obtenidas desde satélites oceanográficos y especializados Para estudios de mares, océanos y superficie terrestre
IV SENSORES DE MICROONDAS 4.1 Sensores pasivos de microondas Los sensores pasivos se limitan a recoger la energia electromagnetica procedente de las cubiertas terrestres, ya sea esta reflejada de los rayos solares o emitida en virtud de su propia temperatura. De acuerdo a nuestra previa clasificacion, puede establecerse una division en estos sensores en funcion del procedimiento que emplean para recibir la radiacion procedente de los objetos. Antes se aludia a los sensores fotograficos, optico-electronicos y de antena. En el primer grupo estarian las camaras de video, mientras los sensores pasivos de antena se conocen con el nombre de radiometros de micro-ondas. RADIOMETRO Un radiometro, es un sistema optico-electronico, que descompone la radiacion recibida en varias longitudes de onda (banda). Cada una de estas bandas se envian a un conjunto de detectores sensibles a esa region del espectro que la amplifican y la convierten en señal electrica y por un proceso de conversion analogico- digital, en un valor numerico conocido como Nivel Digital (ND). 4.2 Sensores activos de microondas Característica común de los sistemas activos es su capacidad de emitir un haz energético que, posteriormente, recogen tras su reflexión sobre la superficie que se pretende observar. Entre ellos, el sistema más conocido es el radar, radiómetro activo de micro-ondas, que trabaja en una banda comprendida entre 0.1 cm y 1 m. Cada pixel en una imagen radar representa el coeficiente de retro-dispersión de esa área sobre el terreno, siendo el valor almacenado tanto mayor cuanto más intensa sea la señal de retorno. Gracias a su flexibilidad –puede trabajar en cualquier condición atmosférica-, el radar ha pasado a un primer plano en los programas de observación de la Tierra, obteniendo múltiples aplicaciones en la última década (Henderson y Lewis, 1998). Podemos distinguir tres tipos de radar: aquellos que se orientan a adquirir imágenes, los que miden distancias (altímetros), y los que miden campos de viento (dispersometros). Los más utilizados son los primeros, que permiten medir la intensidad de la señal de retorno, de forma similar a como hacen los equipos ópticos, aunque aquí se realiza lateralmente, lo que supone una serie de errores geométricos.
4.3 Componentes básicos del radar Oscilador coherente. El oscilador produce la señal de radiofrecuencia que se transmite a través de la antena. Las frecuencias utilizadas van desde los centenares de MHz hasta los 30-40GHz. El oscilador también debe incluir un amplificador para obtener la potencia necesaria, 2-3 Kw. Generador de pulsos. El modulador o pulsador es el elemento encargado de proporcionar pequeños pulsos de potencia al magnetrón. Esta tecnología recibe el nombre de "potencia pulsada". Gracias al modulador, los pulsos de RF que emite el oscilador están limitados a una duración fija. Estos dispositivos están formados por una fuente de alimentación de alto voltaje, una red de formación de pulsos (PFN) y un conmutador de alto voltaje (como un tiratrón). Si en lugar de magnetrón se usa un tubo klistrón, este puede actuar como amplificador, así que la salida del modulador puede ser de baja potencia. Amplificador de alta potencia. La aplicación de los radares define la potencia del amplificador que se utilizara. Esto se hace para no cometer el error de invertir en transmisores más costosos. Los transmisores no solo deben ser capaces de generar potencias altas con formas de onda estables, si no también deben operar en un ancho de banda extenso y con alta eficiencia. Circulador. Genera la señal de salida hacia la antena. Esta suele ser senoidal de frecuencia y amplitud constante. Antena TX/RX. La mayoría de los radares de pulsos utilizan la misma antena para enviar y recibir la señal. Este bloque conecta la antena al receptor o al transmisor en función de la señal de sincronización. Convertidor A/D. La mayoría de los radares modernos convierten la señal analógica recibida a una secuencia de números por medio de un convertidor analógico digital. Un ordenador de alta velocidad se encarga de procesar esta secuencia y extraer la información relativa al objetivo. 4.4 Principio de trabajo del radar La formación de imágenes mediante un radar (formador de imágenes) se basa en iluminar con microondas una porción de la superficie terrestre desde un avión o un satélite. Los objetos situados en la superficie terrestre (a partir de ahora blancos) devuelven unos ecos (que
denominaremos señal), el sensor radar recogerá con los mismos una imagen digital. En la figura 2 se puede ver un esquema con la toma de la imagen que se hace iluminando varias veces y sucesivamente una porción de la superficie terrestre. En la toma de la imagen se define una serie de parámetros geométricos que configuran las características geométricas de la imagen. Estos parámetros son: La altitud: altura del radar sobre el terreno La dirección de vuelo o azimut El alcance: distancia de la antena al blanco El alcance cercano: alcance del primer eco recibido tras iluminar el terreno El alcance lejano: alcance del último eco recibido Alcance sobre el terreno: distancia desde el nadir del radar hasta el blanco El ancho del área iluminada: distancia entre el blanco correspondiente al primer eco y el blanco correspondiente al último. La iluminación del terreno se realiza mediante una antena que va a emitir y recibir ondas electromagnéticas en el espacio a lo largo de una línea de transmisión. La información sobre los blancos del terreno la vamos a obtener de la amplitud y de la fase de los ecos recibidos. Esta onda electromagnética se puede enviar con distintas características: Con distintos ángulos de iluminación En distintas frecuencias o longitudes de onda Con polarización horizontal Con polarización vertical A su vez los ecos se pueden recoger con distintas polarizaciones horizontales o vertical con lo que se pueden obtener cuatro imágenes distintas en función de la combinación de polarizaciones emisiónrecepción, a saber HH, VV, HV, VH. Los ángulos de iluminación suelen variar entre 10˚ y 60˚ en función de la altitud. Existen radares con el ángulo de iluminación fijo (sistema ERS) y otro que lo puede variar (sistema Envisat). Los radares se diseñan para trabajar en una sola frecuencia. En cuanto a las frecuencias de diseño las más habituales se encuentran dentro de las bandas X, C y L. Los radares primeramente pueden dividirse en dos grandes grupos, radares activos y radares pasivos. Los radares activos emiten pequeños pulsos de microondas en la dirección de interés y reciben y almacenan la energía dispersada por los objetos dentro de un campo de una captura de la imagen. Los radares pasivos reciben niveles de radiación de microondas emitidas por los objetos en su ambiente natural.
De acuerdo con el tamaño de la antena, los radares también pueden dividirse en dos grandes grupos: Real Aperture Radar (RAR) Synthetic Aperture Radar (SAR) RAR Los RAR son equipos donde el tamaño de la antena es controlado por la longitud física de la antena. También son conocidos como radares no coherentes. La ventaja de los equipos RAR está en su diseño simple y en el procesamiento de los datos. Sin embargo su resolución es pobre para el rango cercano, misiones de baja altitud y longitudes de onda baja. El uso de estos datos estaría limitado para longitudes de onda más corta y sería difícil aplicarlos a estudios atmosféricos o de dispersión, debido a que las misiones vuelan a baja altitud y su cobertura es pequeña. La resolución de la imagen es limitada por la longitud de la antena. La antena necesita tener varias veces el tamaño de la longitud de onda para reducir el ancho de banda de la señal emitida. Sin embargo es impráctico diseñar una antena suficientemente grande como para producir datos de alta resolución. SAR Los SAR (Synthetic Aperture Radar) son sistemas de radares coherentes que generan imágenes de alta resolución. Una apertura sintética o antena virtual, consiste en un extenso arreglo de sucesivas y coherentes señales de radar que son transmitidas y recibidas por una pequeña antena que se mueve a lo largo de un determinado recorrido de vuelo u órbita. El procesamiento de la señal usa las magnitudes y fases de la señal recibida sobre sucesivos pulsos para crear una imagen. Los puntos en los cuales sucesivos pulsos son transmitidos son considerados como largos arreglos sintéticos usados para generar la imagen SAR. Se envían pulsos de señal a los mismos puntos de la superficie terrestre en dos o más momentos distintos de la trayectoria del radar y la resolución que se obtiene es equivalente a la que si se utilizara una antena de similar longitud que la distancia entre los pulsos. Esta concepto de larga antena virtual es la base the los radares de apertura sintética. Los SAR son instalados sobre aviones o plataformas espaciales y han servido para mapear la superficie de la tierra aun en condiciones atmosférica adversas, también son herramientas útiles para mapear la superficie del mar. Algunos aplicaciones de los sensores SAR son incluidos en diferentes modos de aplicación como son los ScanSAR, SpotlightSAR, polarimetricSAR, interferometricSAR o InSAR. A los RAR y SAR transportados en aviones se los denomina SLAR (Side Looking Airbone Radar) y difieren en el poder de resolución.
El equivalente óptico en un sistema de radar es una antena rectangular que transmite y recibe energía de microondas. La resolución es dependiente de la longitud focal en sensores ópticos y de la longitud de la antena en la dirección del vuelo del sistema radar. Las antenas son análogas a los sistemas de lentes en los que una antena larga se puede comparar a la lente de un telescopio (longitud focal larga), mientras que una antena más corta es similar a una lente angulosa ancha (longitud focal corta). Para continuar la analogía, una antena larga proporciona a una imagen detallada o de alta resolución de un área pequeña, mientras que una antena corta provee una imagen de un área grande con menos detalle. La resolución en un sistema de radar es controlada por la longitud del pulso de la señal y el ancho del rayo proveniente de la antena. La longitud del pulso determina la resolución en la dirección de propagación de la energía (dirección del alcance). Pulsos más cortos dan lugar a una alta resolución en el alcance. El ancho del rayo proveniente de la antena determina la resolución en la dirección del vuelo o del azimut. La amplitud de la señal es directamente proporcional a la longitud de onda del radar e inversamente proporcional a la longitud de la antena que la transmite. Esto significa que la resolución se deteriora con la distancia a la antena. Para tener una alta resolución en la dirección del azimut, la antena de radar debe ser muy larga. Los radares SAR tienen tres características distintivas: En base a microondas. Funcionan Emiten haces móviles pese a tener antenas fijas. Los haces suelen “barrer” sus blancos en forma oblicua, generando lugares de mayor iluminación y otros de sombra. La resolución de un radar SAR depende de la longitud de onda de las microondas y del tamaño de la antena. Los radares SAR de los satélites SAOCOM operan en banda L con microondas de 23 centímetros, que incluso con una antena gigante de 25 metros cuadrados sólo detectan objetos de un tamaño superior a los diez metros. 4.5 Sistemas espaciales de radar El Radar es el sensor activo de teledetección más difundido. Los satélites de tipo activo, aunque menos numerosos que los pasivos, aportan nuevos datos que complementan y enriquecen la información captada por los radiómetros y otros sensores de tipo pasivo. Los satélites más modernos basados en tecnología radar son: Radarsat y ERS-2. Otro ejemplo de las aplicaciones del radar en teledetección es la misión topográfica SRTM.
R A D A R S AT RADARSAT es un satélite de teledetección canadiense del tipo activo. Su sensor SAR (Radar de Apertura Sintética) transmite un pulso de microondas a la Tierra. EL SAR mide la cantidad de energía que regresa al satélite después de interactuar con la superficie de la Tierra. La gran ventaja de las microondas es que no son afectadas por las condiciones meteorológicas (nubosidad) ni por la iluminación solar (puede "ver" en la oscuridad). En cambio, el radar de microondas es muy dependiente del ángulo de incidencia y de la polarización y frecuencia a la que se trabaje. RADARSAT aporta valiosa información para monitorizar los recursos naturales. Posee distintos modos de captura de imagen. Cada modo está definido por el área de cobertura y por nivel de detalle o resolución. Existen 7 tamaños de imágenes, que van desde el fino para áreas de 50x50km y 10 metros de resolución, hasta el ScanSAR de 500x500km, con una resolución nominal de 100 metros por píxel. Las imágenes obtenidas son en blanco y negro, pero pueden combinarse con imágenes de otros satélites para generar imágenes en color. ERS-1 y 2 Lanzado en 1991 y 1995. Su principal misión es el estudio de los océanos, zonas costeras y casquetes polares. Incorpora los siguientes sensores: AMI (Active Microwave Instrument) Radar en la banda C. SAR (Radar de Apertura Sintética). Dispersómetro (3 antenas). Altímetro (banda K). ATSR (Along Track Scanning Radiometer). Gome (Estudio de la capa de ozono). M i s i ó n S RT M En Febrero del 2000 el transbordador espacial Endeavour de la NASA realizó, durante 11 días, la misión topográfica SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) para generar un modelo digital de elevación (MDE) global mediante interferometría RADAR desde el espacio. Los datos disponibles son de libre distribución, tienen 30 metros de resolución por píxel, en el caso de los Estados Unidos y 90 metros para el resto del mundo. La información digital obtenida por dicho radar ha sido bautizada como "SRTM30", y representa un enorme salto adelante para los científicos en su estudio de la topografía de nuestro planeta. La misión SRTM observó las masas de tierra situadas entre los 60 grados de latitud norte y los 60 grados de latitud sur, cubriendo aproximadamente desde la punta sur de Groenlandia hasta el extremo sur de Sudamérica.
V SISTEMAS SATELITALES DE MONITOREO TERRESTRE
5.1 Características de los sistemas satelitales para estudio meteorológico Poseen una órbita geoestacionaria. Un satélite estacionario aporta a la teledetección la ventaja de que siempre ve la Tierra desde la misma perspectiva, lo que significa que puede registrar la misma imagen a breves intervalos. Esto es particularmente útil para observar las condiciones meteorológicas. Un inconveniente de las órbitas geoestacionarias es la gran distancia a la Tierra, que reduce la resolución espacial que se puede lograr. Existen varios satélites meteorológicos distribuidos regularmente sobre la órbita geoestacionaria, cubriendo todo el mundo y proporcionando una visión global. Los satélites, en estas órbitas, están colocados a 35,000 km y se desplazan a una velocidad similar a la de la Tierra, por tanto, se mantienen fijos en una franja determinada y tienen la ventaja que siempre observan un determinado punto del planeta y, debido a la distancia que se encuentra, abarcan una extensa zona.
Los satélites meteorológicos proporcionan datos actualizados permanentemente, de las condiciones meteorológicas que afectan a grandes áreas geográficas. Los servicios de predicción meteorológica dependen del flujo constante de imágenes tomadas por estos satélites. Los satélites meteorológicos se sitúan en dos tipos de órbitas: geoestacionarias y polares. Satélites Meteorológicos geoestacionarios Actualmente están operativos cinco satélites geoestacionarios idénticos dispuestos en órbita geoestacionaria alrededor del Ecuador: GOES E (Este) y GOES W (Oeste) (EE.UU) GMS (Japón) GOMS (Rusia) INSAT (India) METEOSAT de la Agencia Espacial Europea (ESA) Este grupo de satélites producen cada media hora imágenes actualizadas de toda la superficie terrestre, exceptuando las regiones polares. Sus características comunes son: Alta resolución temporal: 30 minutos. Baja resolución espacial: 2.5 a 5 km/píxel Captan las bandas: visible, Infrarrojo térmico y vapor de agua. Características de Meteosat Tamaño: 2.1 m de diámetro y 3.195m de alto. Gira a 100 rpm sobre su eje principal. En cada giro, escanea una franja de 5 km de ancho del este al oeste. La franja está dividida en 2.500 áreas de escaneado. A cada vuelta, el espejo del escáner se ajusta para poder escanear una nueva franja. Satélites Meteorológicos de órbita polar Existen varios satélites de órbita polar con misiones meteorológicas. Los más conocidos son los de la serie NOAA. La National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) puso en órbita el primero de una serie de satélites NOAA en 1970, como continuación del programa TIROS iniciado en 1960. Estos satélites siguen órbitas polares a una altitud sobre la Tierra de entre 833 y 870 km. Escanean todo el planeta en veinticuatro horas. Los satélites NOAA más modernos, están equipados con radiómetros avanzados de resolución muy elevada (AVHRR) que escanean en cinco canales. Gracias al escáner AVHRR se pueden confeccionar mapas de la vegetación y de la formación de las nubes, así como medir la temperatura y la humedad de la atmósfera y de la Tierra.
NOAA tiene una resolución espacial de 1 km, la cual resulta muy útil como sistema de cartografía de recursos naturales a gran escala, para confeccionar mapas de la vegetación y de la temperatura superficial global y regional. Los satélites NOAA operan por parejas para garantizar que los datos que captan de cualquier región de la Tierra no tienen más de seis horas de desfase horario. Además del escáner AVHRR, disponen de los sensores TOMS, SBUV/2 y ERBE. El sensor TOMS mide la concentración de Ozono. Todos estos instrumentos emiten más de 16,000 mediciones diarias, que se utilizan para los modelos de predicción meteorológica. 5.2 Características de los sistemas satelitales para el estudio de los recursos naturales Son satélites de órbita polar diseñados para la observación del medio ambiente de la Tierra y la evaluación de sus recursos naturales. Los datos obtenidos para observación de la tierra tienen tamaño de pixel menor que 100 metros. El primero y más conocido de ellos es el programa Landsat, otros muchos han venido después. Los satélites en uso para el estudio de los recursos naturales operan en orbitas polares o en órbitas heliocéntricas. De acuerdo a su posición con respecto a la superficie de la Tierra, las órbitas pueden ser polares, ecuatoriales o libres. En las órbitas polares, el satélite órbita pasando por los polos; a cada paso, la Tierra se ha desplazado un determinado número de kilómetros, por lo tanto debe haber un balance entre el área cubierta por cada paso del satélite y el desplazamiento de la Tierra en su rotación sobre su propio eje para lograr un cubrimiento total. Muchos satélites que giran alrededor de la Tierra están equipados con sistemas de sensores pasivos que dependen de la iluminación solar. Al ir midiendo la reflexión de la luz solar procedente de la Tierra se deben ajustar sus órbitas al ritmo del día y de la noche. Esto es importante para poder comparar imágenes registradas a lo largo de un periodo de tiempo. Si se van a utilizar para realizar comparaciones, las condiciones de luz deben ser idénticas. Los registros deben tener lugar a la misma hora local del día para que la altitud del Sol sobre el horizonte sea la misma, y el plano de la órbita del satélite debe permanecer a un ángulo constante a la luz del Sol. Estos prerrequisitos pueden cumplirse situando el satélite en una órbita polar. Al girar el satélite en su órbita, la Tierra gira sobre su eje. Cada vez que el satélite completa una vuelta se escanea una nueva franja de la superficie de la Tierra y, pasado un cierto número de vueltas, se habrá obtenido toda la superficie de la Tierra. Algunos satélites escanean una franja ancha cada vez y pueden de este modo cubrir la totalidad de la superficie de la Tierra en unas pocas vueltas. Por contra, los satélites de
alta resolución que escanean sólo tiras finas tardan varios días en completar la cobertura de la Tierra. Landsat El programa Landsat se inició en 1972 con el lanzamiento del Landsat-1. En 1999 se lanzó el más reciente Landsat-7. Landsat-5 fue lanzado en 1984, y es el satélite de teledetección que más tiempo lleva en órbita operativo. Los satélites Landsat disponen de dos sensores, MSS (Multispectral scanner) y TM (Thematic mapper). El sensor TM tiene mayor resolución radiométrica (8 bits) que el MSS (6 bits). El satélite Landsat-7 incorpora el sensor ETM (Enhanced Thematic Mapper) que añade a las bandas ya disponibles en el TM, un canal pancromático con resolución espacial de 15 metros. Su órbita se sitúa a 705 Km de altitud, y sobrevuela la misma zona cada 16 días. SPOT El proyecto SPOT (System Probatoire d'Observation de la Terre) es una iniciativa francesa en colaboración con Bélgica y Suecia. El primer lanzamiento fue en 1986 y hasta la fecha se han puesto en órbita 5 satélites. El más reciente Spot-5 se puso en órbita el 4 de mayo del 2002. Los satélites se sitúan en órbita heliosíncrona casi polar cruzando el Ecuador a las 10:30 am y con una frecuencia de paso de 26 días. Los satélites 1, 2 y 3 estaban dotados del sensor HRV (High Resolution Visible) que proporcionaba imágenes en las zonas visibles e infrarrojo cercano del espectro electromagnético. Su principal ventaja respecto a Landsat es su mayor resolución espacial. Las imágenes de los SPOT 1, 2 y 3 son de 60 Km de ancho y con una resolución de 10-20 metros/píxel. En el satélite SPOT-4 se modificaron los sensores, introduciéndose el HRVIR que añade a los canales del HRV una banda infrarroja. Se incorporó también el sensor VEGETATION orientado al seguimiento diario de la cobertura vegetal a escala regional o planetaria (la anchura de imagen es de 2250 Km y la resolución espacial de 1 Km. SPOT-5 mejora notablemente la resolución espacial de las imágenes (1 píxel = 5m) además, incorpora capacidades estereoscópicas y una nueva versión del sensor VEGETATION, que mejora el estudio dinámico de la cobertura vegetal. El sistema SPOT dispone de 17 estaciones de recepción terrestre en los 5 continentes. Envisat El Envisat, de la Agencia Espacial Europea, es actualmente el satélite medioambiental más avanzado del mundo. Envisat detecta miles de parámetros, entre los que destacan: presencia de gases en la atmósfera, concentración de fitoplancton en los mares,
corrientes submarinas o incendios en zonas muy alejadas. Envisat ayudará a prevenir terremotos y erupciones volcánicas. Unos 10.000 científicos del mundo entero trabajan a partir de las observaciones de Envisat para entender mejor los factores que afectan al medio ambiente de nuestro planeta.
IRS (Indian Remote Sensing Satellite) Programa de teledetección de la India. El primer satélite de la familia el IRS-1C fue lanzado el 28 de Diciembre de 1995 por un cohete ruso. Comenzó a funcionar en Diciembre de 1996. Tienen una órbita heliosíncrona, de 907 km de altitud y frecuencia de paso de 24 días. Disponen de los sensoresLISS (4 bandas espectrales) y WiFS (Wide Field Sensor) especializado en estudios de vegetación. Te r r a El satélite Terra fue puesto en órbita por la NASA el 18 de diciembre de 1999, NASA. Es el primero del programa Earth Observing System (EOS). Terra forma parte de un proyecto multinacional y multidisciplinario con la participación de las agencias espaciales de EEUU, Canadá y Japón. El objetivo científico de la misión de Terra es el de efectuar el primer chequeo completo de la salud del planeta Tierra. En particular, la misión está diseñada para estudiar el funcionamiento de los ciclos del carbono y de la energía. Terra dispone de cuatro captadores que miden aspectos específicos de nuestro planeta: ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) Fotosensor desarrollado conjuntamente por la NASA y el Ministerio de Industria Japonés. Se utiliza para obtener mapas detallados de la temperatura, reflectancia y elevación de la superficie terrestre. CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) Instrumento para medir el balance global de radiación de la Tierra. Aporta también datos sobre las propiedades de las nubes y su papel en los flujos de radiación desde la superficie terrestre hasta las zonas altas de la atmósfera. MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) Este instrumento explora la superficie terrestre con nueve cámaras, cada una de ellas apuntando a un ángulo de observaciones diferentes. Las imágenes que toman son en cuatro bandas: azul, verde, rojo, e infrarrojo próximo. Este modelo de captación permite al MISR distinguir los diferentes tipos de nubes, los aerosoles y las cubiertas de la superficie terrestre. MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer ) MODIS escanea cada punto del planeta cada 1-2 días en 36 bandas espectrales. Gracias a esta amplia capacidad de captación, este sensor percibe más datos de los signos vitales de la Tierra que los otros sensores del satélite Terra. Entre otros aspectos, MODIS mide cada día el porcentaje de la superficie de la Tierra cubierta por nubes. Combinando las lecturas de MODIS con los datos de MISR y CERES, es posible establecer el impacto
de nubes y aerosoles en el balance energético de la Tierra. Permite, entre otros aspectos, detectar las emisiones de los incendios. MOPITT (Measurement of Pollution in the Troposphere) Instrumento diseñado para captar datos de la baja atmósfera y observar su interacción con la biosfera marina y terrestre. Con los datos que aporte MOPITT se quiere estudiar la distribución, el transporte y las fuentes de monóxido de carbono y de metano en la Troposfera. EO-1 Primer satélite del programa de observación terrestre para el nuevo Milenio de la NASA. Lanzado el 21 de Noviembre del año 2000. Este nuevo programa es el continuador de las misiones Landsat. El satélite EO-1 dispone de tres sensores de teledetección: ALI (Advanced Land Imager) Captador de Imágenes Terrestres Hyperion (Imaging Spectrometer) Es el primer sensor hiperespectral desde satélite. Dispone de 220 bandas que cubren de 0.4 – 2.5 µm con 30 metros de resolución. Cada escena cubre 7.5 X 100 Km. capta los colores de las imágenes de la superficie de la Tierra sin dejar áreas descubiertas, tiene la habilidad de discriminar imágenes por ejemplo; diferencia entre pinos y cedros, LEISA/AC (Linear Imaging Spectrometer Array/Atmospheric Corrector) es un conjunto de tecnologías que captura imágenes hiperespectrales. Como las imágenes transmitidas por satélites son distorsionadas por los gases en la atmósfera, el AC restaura las imágenes a su forma original 5.3 Características de los sistemas satelitales de alta resolución Un sensor de alta resolución espacial suele establecerse un tamaño de pixel de 5 metros. Hasta principios de los 90 esta tecnología era dominio exclusivamente militar, existiendo ya desde los años 60 sensores de este tipo. La alta resolución espacial requiere satélites y tecnologías completamente diferentes, incluyendo telescopios y sistemas de reorientación del ángulo de observación, como en Spot. El problema es que por una parte se pierde sistematicidad, se deja de captar toda la superficie terrestre a intervalos regulares de tiempo, y por otra se pierde resolución espectral. El problema se solventa teniendo un canal pancromático de alta resolución espacial y otros en porciones concretas del visible (azul, rojo, verde) con tamaños de pixel mayores. Los satélites de alta resolución son instrumentos muy complejos, con una demanda creciente por sus numerosas aplicaciones en campos muy diversos como: la cartografía, la identificación de recursos naturales, la gestión de riesgos y la defensa. Los más destacados son los siguientes:
I ko n o s Satélite comercial puesto en órbita en Septiembre del 1999. IKONOS puede distinguir objetos de menos de un metro cuadrado en el suelo, por lo que es capaz de distinguir entre un coche y un camión. Este nivel de resolución, desde una altitud de órbita de 680 km representa un avance considerable en resolución de imagen sobre otros sistemas de satélites de teledetección anteriores. Datos técnicos: Órbita heliosíncrona: 681 km; 14 órbitas al día a 7 km/seg. Resolución en blanco y negro: 1 m Resolución e imágenes a color (4 bandas) 4 m. Las imágenes cubren una superficie de 11 km x 11 km. Ikonos es programable y el instrumento de toma de imágenes orientable, lo que permite la revisita de un mismo sitio en menos de 3 días. Quickbird QuickBird, lanzado en Octubre de 2001, es el satélite comercial de mayor resolución que hay en funcionamiento. Su cámara de alta resolución recoge imágenes de la superficie de la Tierra durante las horas de sol. El QuickBird está diseñado para cubrir grandes áreas con gran eficacia y precisión. El QuickBird puede adquirir anualmente, imágenes de hasta 75 millones de metros cuadrados de la superficie de la Tierra. Sus datos se aprovecharán para cartografía, urbanismo, investigación meteorológica y vigilancia militar. Datos técnicos: Órbita heliosíncrona de 600 Km. Resolución espacial de: 61 cm (Blanco y negro) y 2.5 m (Color a 4 bandas). Área cubierta por cada imagen: superficie de 16,5 km x 16,5 km. Orbview Satélite comercial norteamericano de la empresa Orbimage. Datos técnicos: Resolución espacial: 1m en modo pancromático y 4m en modo multiespectral (4 Bandas). Cobertura de la escena: 8 Km x 8 Km. Altitud orbital: 470 Km. F O R M O S AT- 2 Satélite de alta resolución gestionado por el NSPO (National Space Programme Office) de Taiwan fue lanzado el 20 de mayo de 2004. Datos técnicos: Resolución: imágenes blanco y negro de 2 m de resolución, imágenes color de 8 m de resolución (4 bandas espectrales: infrarrojo cercano, rojo, verde y azul). Cobertura de 24 km x 24 km por escena.
5.4 Características de los sistemas satelitales de diapasón térmico infrarrojo Existe actualmente muchos satélites con sensores que operan en la región del IRT, algunos ejemplos son: la serie NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration – USA) y los satélites TERRA y AQUA del sistema EOS de la NASA con su instrumento MODIS. Refiriéndonos en particular a la serie NOAA, diremos que es una familia de satélites solarsincrónicos que orbita a 833 km de altitud. Su sensor AVHRR (Advanced High Resolution Radiometer) ha sido tal vez el más ampliamente utilizado para las medidas de temperatura. Posee cinco canales: uno en el visible (0.63 mµ), uno en el IR cercano (0.91 mµ), uno en el límite IR cercano/térmico (3.7 mµ) y dos en el IRT (10.8 mµ y 12 mµ). Este sensor posee una resolución espacial de 1.1 km y un ancho de barrido de 2400 km. Los satélites en actividad de esta serie son NOAA-12, 14, 15, 16, 17 y 18. Debe tenerse en cuenta que pese a su gran eficiencia para medir temperaturas sobre grandes extensiones geográficas sus mediciones no están libres de dificultades, particularmente por la acción combinada de perturbaciones debidas a la emisividad del terreno y el efecto atmosférico. La perturbación atmosférica es debida fundamentalmente a la absorción y emisión de radiación térmica por parte del contenido de vapor de agua atmosférico, mientras que el efecto de emisividad se debe a la heterogeneidad de los elementos presentes en la superficie terrestre. En consecuencia, una adecuada estimación de temperatura desde plataformas satelitales requerirá corregir los defectos indicados. 5.5 Características de los sistemas hiperespectrales Se trata de equipos de muy alta resolución espectral que permite obtener simultáneamente imágenes de un gran número de bandas. Estos sensores permiten recoger información en bandas muy estrechas, discriminando parámetros críticos de la vegetación o los suelos, que no serian perceptibles con sensores convencionales. A partir de estas imágenes, se obtienen variables biofísicas de gran interés para entender mejor el funcionamiento de la fisiología vegetal, como el contenido de la clorofila, lignina, nitrógeno o de agua, así como algunos minerales presentes en el suelo.
Bibliografía: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/sat_mete.htm
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/sat_td.htm http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/sat_hire.htm http://books.google.com.mx/books? id=SfrGxbO1DT0C&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&c ad=0#v=onepage&q&f=false http://www.google.com.mx/search? hl=es&q=RADAR+DE+AVERTURA+SINTETICA&gs_sm=e&gs_upl=69071l76293l 0l77039l27l26l0l0l0l1l1122l12423l21.5.11.6.0.2l25l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf .osb&biw=1280&bih=694&um=1&ie=UTF8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab =wi&ei=poLzTrSIMennsQKzoY2eAQ
