Universidad Nacional De Colombia – Sede Bogotá Geomática Aplicada - Taller de Teledetección Oscar gnacio !odr"g#e$ Alba SAT%&T'S D' &A T'!!A
1. ¿Qué es Percepció Percepción n Remota Remota?? (Teledet (Teledetecció ección) n) &a (ercepción !emota )!emote Sensing* o Teledetección se entiende como el proceso de ad+#isición de in,ormación a distancia sin contacto ,"sico entre la ,#ente de in,ormación )ob.eto* / el receptor )sensor*0 (odemos de,inirla entonces como #n con.#nto de t1cnicas +#e permiten per miten obtener in,ormación de #n ob.eto área o ,enómeno a trav1s del análisis de los datos obtenidos por #n dispositivo +#e no está en contacto ,"sico con el ob.eto0 'l ob.eto a est#diar es la s#per,icie terrestre / el dispositivo #n sensor instalado a bordo del sat1lite0 (odemos sit#ar el comien$o de la Teledetección moderna en torno a 2345 con el desarrollo de las primeras misiones espaciales0 espaciales0 'n s#s or"genes se trata de programas orientados orientados esencialmente a ,ines militares si bien no se tardó m#c6o tiempo en poner en órbita sat1lites de #so civil0
2. ¿Cuáles ¿Cuáles son son los componentes componentes de la Teledetec eledetección? ción? '7isten cinco elementos ,#ndamentales para #n sistema de teledetección espacial8 20 &a ,#ente ,#ente de energ"a energ"a +#e irradia irradia la s#per, s#per,icie icie de la tierra tierra esta esta p#ede ser ser la energ"a energ"a del sol sol #na radiación propia +#e emita la s#per,icie )teledetección pasiva* o #na radiación emitida por el propio sensor 6acia la s#per,icie s#per,icie #na radiación 9tipo 9tipo radar9 )teledetección activa*0 activa*0 :0 &a c#bierta c#bierta terrestre terrestre +#e re,le.a re,le.a toda toda o parte de la radiación radiación incidente incidente )rango visibl visible e microondas* microondas* en el caso de la teledetección activa o emite radiación en ,#nción de alg;n parámetro ,"sico como p#ede ser s# temperat#ra )rango in,rarro.o*0 <0 Sistema Sistema sensor instala instalado do a bordo del sat1lit sat1litee +#e capta la energ"a energ"a emitida emitida o re,le.ada re,le.ada por la s#per,icie la codi,ica la graba en #n sistema in,ormático / la reenv"a a la tierra0 =0 'stación 'stación de recepción recepción )o Sistema Sistema de !ecepción !ecepción* * +#e recoge la in,ormac in,ormación ión transmiti transmitida da por el sensor0 'n estas estaciones se 6ace #n pre-procesado de los datos de ,orma +#e se trans,orman en variables ,"sicas )albedos0 temperat#ras "ndices de vegetación etc0*0 >0 Us#ario Us#ario ,inal +#e +#e 6ace #na interpret interpretació aciónn de las imágenes imágenes en ,#nción ,#nción del est#dio est#dio o pro/ecto pro/ecto +#e est1 desarrollando0
?ig#ra 28 Componentes de #n sistema de Teledetección0 Tomado de8 http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/imgpercepcion/imgsatelite/elementos.aspx
3. ¿Qué es un satélite de la Tierra? 's necesario di,erenciar entre sat1lite )plata,orma* / sensor0 'l sat1lite es el ve6"c#lo espacial +#e se encarga de mantener la órbita / de transmitir los datos a Tierra / el seg#ndo es el dispositivo encargado de ap#ntar 6acia la Tierra de codi,icar de alg#na ,orma la radiación +#e le llega / de ,ormar la imagen con todos los datos recogidos0
?ig#ra :8 Caracter"sticas / parámetros orbitales0 Tomado de8 Tomado de8 https://sites.google.com/site/tvsafta/satelite
Con la carrera espacial se pone de mani,iesto el inter1s de #sar los sat1lites para ad+#irir datos de la s#per,icie / atmós,era terrestre poniendo la NASA en órbita /a en los a@os 450 Desde entonces 6asta 6o/ se 6a incrementado notablemente el n;mero de sat1lites +#e incorporan sensores destinados a recoger imágenes del globo terrestre +#e aportan in,ormación aplicable en di,erentes ámbitos0 &os sat1lites arti,iciales constit#/en #n ob.eto arti,icial sit#ado en el espacio +#e da v#eltas alrededor de la Tierra sig#iendo #na órbita espec",ica0 Son las plata,ormas más adec#adas para obtener #na visión de regiones de gran e7tensión / a di,erencia de los co6etes p#eden permanecer m#c6o tiempo en órbita permitiendo #na visión constante de la Tierra0 &a órbita de #n sat1lite es #na c#rva cerrada en el espacio obtenida desp#1s de la colocación adec#ada del sat1lite por #n lan$ador0 S#s caracter"sticas orbitales se de,inen con la a/#da de los sig#ientes parámetros0
. ¿Qué es una ima!en satelital? Una imagen Satelital es #na representación vis#al de la s#per,icie terrestre capt#rada por #n sensor montado en #n sat1lite la c#al p#ede ser #tili$ada para m;ltiples propósitos entre ellos el de interpretar las caracter"sticas del territorio tales como la cobert#ra vegetal0 &as imágenes de sat1lite son #na representación de la medición de la energ"a emitida o re,le.ada por la tierra en #na variedad de longit#des de onda0 mágenes de observación de la Tierra tarda #n cierto n;mero de ,ormas0 &a resol#ción de las imágenes de sat1lite var"a en ,#nción del instr#mento #tili$ado / la altit#d de la órbita del sat1lite0 (or e.emplo el arc6ivo de imágenes &andsat o,rece repetirse a <5 metros de resol#ción para el planeta pero la ma/or parte no se 6a procesado a partir de los datos en br#to0 &andsat tiene #n periodo de retorno promedio de 24 d"as0 (ara m#c6as áreas más pe+#e@as las imágenes con #na resol#ción de 6asta =2 cm p#eden estar disponible0 &as imágenes de sat1lite a veces se complementan con la ,otogra,"a a1rea +#e tiene #na resol#ción más alta pero es más caro por metro c#adrado0 &as imágenes de sat1lite se p#eden combinar con los datos vectoriales o de mapa de bits en #n SG siempre / c#ando las imágenes se 6an recti,icado el espacio para +#e se alinee correctamente con otros con.#ntos de datos0
". ¿Cuáles son los tipos de ór#itas satelital $ sus caracter%sticas? '7isten dos tipos de orbitas satelitales8 la órbita circ#lar en la c#al la distancia de la Tierra es constante en todo momento0 la órbita el"ptica en dónde la órbita cambia de distancia0 Un sat1lite p#ede permanecer en la misma órbita d#rante #n largo periodo de tiempo /a +#e la atracción gravitatoria de la Tierra contrarresta a la ,#er$a centr",#ga0 Como los sat1lites tienen s# órbita ,#era de la atmós,era no les a,ecta la resistencia del aire de ac#erdo con la le/ de la inercia la velocidad del sat1lite es constante0 De esta manera p#eden girar alrededor de la Tierra d#rante #n periodo ininterr#mpido0 De ig#al manera podemos clasi,icar las órbitas de la sig#iente manera8 &r#itas !eoestacionarias &as órbitas geoestacionarias a <4 555 m del 'c#ador de la Tierra0 &as se@ales de los sat1lites +#e #tili$an este tipo de órbitas p#eden enviarse a todo el m#ndo0 &as se@ales de telecom#nicaciones se despla$an en l"nea recta por lo +#e es necesario +#e los sat1lites +#eden estacionarios en las mismas posiciones relativas a la s#per,icie de la Tierra0
Un sat1lite estacionario aporta a la teledetección la venta.a de +#e siempre ve la Tierra desde la misma perspectiva lo +#e signi,ica +#e p#ede registrar la misma imagen a breves intervalos0 'sto es partic#larmente ;til para observar las condiciones meteorológicas0 Un inconveniente de las órbitas geoestacionarias es la gran distancia a la Tierra +#e red#ce la resol#ción espacial +#e se p#ede lograr0 '7isten varios sat1lites meteorológicos distrib#idos reg#larmente sobre la órbita geoestacionaria c#briendo todo el m#ndo / proporcionando #na visión global 0 &r#itas 'eliosincrónicas #c6os sat1lites +#e giran alrededor de la Tierra están e+#ipados con sistemas de sensores pasivos +#e dependen de la il#minación solar0 Al ir midiendo la re,le7ión de la l#$ solar procedente de la Tierra se deben a.#star s#s órbitas al ritmo del d"a / de la noc6e0 'sto es importante para poder comparar imágenes registradas a lo largo de #n periodo de tiempo0 Si se van a #tili$ar para reali$ar comparaciones las condiciones de l#$ deben ser id1nticas0 &os registros deben tener l#gar a la misma 6ora local del d"a para +#e la altit#d del Sol sobre el 6ori$onte sea la misma / el plano de la órbita del sat1lite debe permanecer a #n áng#lo constante a la l#$ del Sol0 'stos prerre+#isitos p#eden c#mplirse sit#ando el sat1lite en #na órbita polar0 Al girar el sat1lite en s# órbita la Tierra gira sobre s# e.e0 Cada ve$ +#e el sat1lite completa #na v#elta se escanea #na n#eva ,ran.a de la s#per,icie de la Tierra / pasado #n cierto n;mero de v#eltas se 6abrá obtenido toda la s#per,icie de la Tierra0 Alg#nos sat1lites escanean #na ,ran.a anc6a cada ve$ / p#eden de este modo c#brir la totalidad de la s#per,icie de la Tierra en #nas pocas v#eltas0 (or el contrario los sat1lites de alta resol#ción +#e escanean sólo tiras ,inas tardan varios d"as en completar la cobert#ra de la Tierra0
&r#itas polares &os sat1lites polares tienen el plano de la órbita paralelo al e.e de rotación de la Tierra0 'stas órbitas sólo son posibles entre <55 / 2>55 ilómetros de altit#d0 Al girar el sat1lite en s# órbita la Tierra gira sobre s# e.e0 Cada ve$ +#e el sat1lite completa #na v#elta se escanea #na n#eva ,ran.a de la s#per,icie de la Tierra / pasado #n cierto n;mero de v#eltas se 6abrá obtenido toda la s#per,icie de la Tierra0 Alg#nos sat1lites escanean #na ,ran.a anc6a cada ve$ / p#eden de este modo c#brir la totalidad de la s#per,icie de la Tierra en #nas pocas órbitas0 (or contra los sat1lites de alta resol#ción +#e sólo p#eden captar ,ran.as m#/ ,inas tardan m#c6o más tiempo en completar la cobert#ra de la Tierra0
?ig#ra <8 Ttipos de órbitas satelitales0 Tomado de8 Tomado de8 http://www.wonderwhizkids.com/wwkimages/Know_Why/sat-orbits_1a.pg
. Tipos de atélites* +cti,os $ pasi,os- indicar caracter%sticas de cada uno. ensores pasi,os* Se limitan a recoger la energ"a electro-magn1tica procedente de las c#biertas terrestres /a sea 1sta re,le.ada de los ra/os solares /a emitida en virt#d de s# propia temperat#ra0 De ac#erdo a n#estra previa clasi,icación p#ede establecerse #na división en estos sensores en ,#nción del procedimiento +#e emplean para recibir la radiación procedente de los ob.etos0 Antes se al#d"a a los sensores ,otográ,icos ópticoelectrónicos / de antena0 'n el primer gr#po estar"an las cámaras ,otográ,icas0 'n el seg#ndo los e7ploradores de barrido / de emp#.e / las cámaras de vidicón0 (or ;ltimo los sensores pasivos de antena se conocen con el nombre de radiómetros de micro-ondas0 &as cámaras ,otográ,icas todav"a sig#en siendo el medio más #tili$ado de teledetección especialmente desde plata,ormas a1reas0 Basan s# ,#ncionamiento en la impresión de #n ob.eto sobre pel"c#las ,otosensibles con el apo/o de #n sistema óptico +#e permite controlar las condiciones de e7posición0 Dentro de esta con,ig#ración básica p#eden establecerse n#merosas variantes en ,#nción de c#atro elementosE tipo de pel"c#la n;mero de ob.etivos áng#lo de observación / alt#ra de la plata,orma0 !especto al tipo de pel"c#la el más empleado en ,otogra,"a a1rea es el ,ilm pancromático )blanco / negro* en el c#al se recoge todo el espectro visible sobre #na sola em#lsión0 'n la pel"c#la en color se me$clan distintas capas ,oto-+#"micas cada #na de las c#ales es sensible a #na banda del espectro visible por lo +#e la discriminación de los ob.etos res#lta más a,inada0 enos conocidas son los ,ilms en in,rarro.o +#e recogen en tonos de gris la radiación correspondiente al in,rarro.o cercano / en in,rarro.o color tambi1n denominado ,also color en donde se despla$a la escala de color nat#ral sit#ándose entre el verde / el in,rarro.o cercano0
ensores acti,os*
Una caracter"stica com;n de los sistemas activos es s# capacidad de emitir #n 6a$ energ1tico +#e posteriormente recogen tras s# re,le7ión sobre la s#per,icie +#e se pretende observar0 'ntre ellos el sistema más conocido es el radar +#e traba.a en #na banda comprendida entre 52 cm / m0 Gracias a s# ,le7ibilidad p#ede traba.ar en c#al+#ier condición atmos,1rica0
. atélites* /+0+T* (atélite de la Tierra). (osee #na captación / almacena.e de datos prácticamente interr#mpido en el tiempo )más de =5 a@os* / para todas las partes emergidas de la Tierra 'ntre F:55 sat1lites / F>55 sensores probablemente la misión más completa de observación de la Tierra a nivel temporal / geográ,ico #na más +#e interesante resol#ción espectral #na / #na ra$onable resol#ción temporal / calidad radiom1trica0 • • • • • • •
&an$ado en ,ebrero de :52< C#enta con 22 bandas Sensor O&8 3 bandas8 bandas 2 a con resol#ción de <5m Una banda pancromática con resol#ción de 2>m Sensor T!S8 : bandas t1rmicas de onda larga in,rarro.a con resol#ción de 255m C#brimiento 2>72>m Barrido cada 24 d"as
PT ($steme Pro#atoire d #ser,ation de la Terre) • • • • • • • • •
S(OT >8 &an$ado en ma/o :55: !esol#ción =m )(an0* !esol#ción bandas a color :5m C#brimiento 45745m S(OT )S/steme (robatoire dH Observation de la Terre*0 S(OT 4 / S(OT 8 &an$ados en :52: / en .#nio de :52= Bandas8 pancromático a$#l verde ro.o in,rarro.o e in,rarro.o cercano !esol#ción 2>m )(an0* / Color m C#brimiento 45 7 45m 'l barrido de la red S(OT p#ede ser diario )varios sensores*0
450 &an$ado en septiembre de 2333 desde Cali,ornia ''0UU0 Se captan imágenes con altos niveles de contraste resol#ción espacial / precisión0 • • •
!esol#ción 2m )(ancromático* C#brimiento 22722 m Barrido cada menos de < d"as si es necesario sat1lites pasivos
Aplicaciones8 (laneamiento Urbano ane.o de in,raestr#ct#ras Agric#lt#ra !ec#rsos ,orestales / edio Ambiente • • •
Q64C574R &an$ado en Oct#bre de :552 desde Ianderberg en Cali,ornia '0'0U0U0 •
Sensores8 resol#ción de 42 cm )(an0* / de :0>m )#ltiespectral8 a$#l verde ro.o e in,rarro.o cercano*0 C#brimiento 240>m 7 240>m
S#s imágenes son ;tiles en8 'st#dios de plani,icación #rbana n,raestr#ct#ra Telecom#nicaciones Cartogra,"a detallada Catastro 'val#ación de desastres / Agric#lt#ra de precisión • • • • •
R++R+T Aplicaciones8 denti,icar estr#ct#ras lineales como v"as / edi,icaciones0 Generar modelos de elevación Análisis de estr#ct#ras geológicas / de lec6os de rocas0 Jidrolog"a Delimitar $onas in#ndadas Uso de la tierra Análisis de relieve / niveles de 6#medad • • • • • • •
!ADA!SAT 28 Sensor Canadiense lan$ado 233> (#ede operar d"a o noc6e / atravesar n#bes / ll#via0 !esol#ción temporal de = d"as0 Genera #na se@al radar +#e dev#elve #na imagen en resol#ción de a 255m C#brimiento8 >57>5 m / >557>55 m Genera imágenes estereoscópicas0 • • • • •
!ADA!SAT :8 &an$ado en :550 !esol#ción espacial de 2 a 2550 !esol#ción temporal de2 a 557>55 m • • • •
0
C#áles son los ob.etivos de la Comisión Colombiana del 'spacio / c#áles 6an sido s#s avances0
&a Comisión Colombiana del 'spacio está adscrita a la Iicepresidencia de la !ep;blica / es #n instr#mento de cons#lta coordinación / plani,icación de pol"ticas sobre tecnolog"a espacial0
#8eti,os*
#8eti,o 9eneral
mplementar el (rograma de investigación en desarrollo satelital / aplicaciones en el tema de Observación de la Tierra - ?AS' 8 'str#ct#ración del pro/ecto de investigación satelital en Colombia +#e permitirá establecer las capacidades investigativas adelantar las acciones de ,ortalecimiento mediante la cooperación internacional / obtener el diagnóstico de las ,ases posteriores / la pro/ección a largo pla$o del desarrollo satelital en Colombia en la temática de Observación de la Tierra0
#8eti,os :spec%;icos
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'stablecer mecanismos +#e contrib#/an a la consolidación de la estr#ct#ra de investigación en ingenier"a satelital en Colombia0 'val#ar / proponer alternativas para la apropiación de tecnolog"as satelitales de Observación de la Tierra0 ?orm#lar #n est#dio de viabilidad t1cnica para la instalación de #n sat1lite colombiano de Observación de la Tierra0 ?ortalecer relaciones de coordinación / cooperación con diversas entidades en especial con el sector acad1mico / de investigación0 (roponer estrategias +#e prom#evan el desarrollo tecnológico en el tema de Observación de la Tierra / el nivel de competitividad del pa"s en este campo0 Operar en el marco de la Comisión Colombiana del 'spacio / contrib#ir a s# ,ortalecimiento mediante la reali$ación de acciones de gestión del conocimiento en los temas de ciencia / tecnolog"as geoespaciales0 Cooperar en la reali$ación de programas de ,ormación del talento 6#mano en los temas de ingenier"a satelital / Observación de la Tierra0 Apo/ar la preparación de materiales t1cnico - cient",icos +#e prom#evan la trans,erencia de conocimientos / di,#sión de los avances del pro/ecto0 !eali$ar eventos )seminarios simposios congresos c#rsos ,oros / talleres* de carácter t1cnico /Ko cient",ico en los temas del convenio0
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C#antas otras sean consideradas de inter1s m#t#o dentro de las disponibilidades de las partes / de las actividades +#e constit#/en el ob.eto del Convenio0
Avances8
A#n+#e desde :554 Colombia estableció como #na de s#s prioridades para el progreso económico / social la p#esta en marc6a de #n programa de investigación / desarrollo satelital / con ese ,in creó la Comisión Colombiana del 'spacio )CC'* siete a@os desp#1s no 6a/ avances / el pa"s se +#edó re$agado ,rente a Am1rica &atina0
ientras Brasil Argentina 17ico Iene$#ela 'c#ador / C6ile /a tienen s#s propios sat1lites en órbita Colombia desec6ó #n pro/ecto / está traba.ando en #na iniciativa n#eva0 Un reciente est#dio de la Universidad Nacional +#e considera Lpreoc#panteM el lento desarrollo +#e 6a tenido la carrera satelital en el pa"s0 Seg;n el est#dio reali$ado por el Observatorio Astronómico Nacional / dirigido por los pro,esores de la Universidad Nacional Orlando #rcia (i@eros / os1 Gregorio (ortilla la CC' Lno 6a materiali$ado #na pol"tica espacial decisiva seria / co6erente +#e indi+#e #n evidente avance en la consec#ción de logros +#e permitan a,irmar +#e la nación está entrando en competencia / no est1 +#edando re$agada ,rente a las naciones del medio localM0 Ja/ +#e recordar +#e a#n+#e Colombia no tiene sat1lites propios s" al+#ila estos servicios principalmente para com#nicaciones0 'l #so de sat1lites es importante para las áreas de com#nicaciones navegación a1rea / mar"tima prevención de desastres b;s+#edas de rec#rsos nat#rales de,ensa / e7ploración del espacio0
Bibliogra,"a8 Barrett '0C0 D0P0 artin0 232 T6e #se o, salcllites in rain,all monitoring &ondon8 Academic (ress Carleton A00 2332 Satellite remóte sensing in climatolog/ &ondon8 Bcl6avcn (ress :3: p0 C6#vieco S '0 ?#ndamentos de Teledetección 'spacial0 adrid0 'diciones !A&( 23340 ColQell !0 23< an#al o, !emóte Sensing0 ?alls C6#rc6 Iirginia8 American Socict/ : vols ::=5 p0 'ngman '0T0 !00 G#mc/ 2332 !emóte Sensing in J/drolog/ &ondon8 C6apman and Jall ::> p0 Gra6am !0 !0'0 !cad0 2335 an#al de ,otogra,"a a1rea Barcelona Omega <>3 p0 &o C0(0 234 Applied remóle sensing0 'sse78 &ongman Scienti,ic Tec6nical0 <3< p0 &ópe$ Garc"a0 00 2332 &a temperat#ra del ar Balear a partir de imágenes de sat1lite Departcmento de Geogra,"a Universidad de Ialencia 2> p0
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