Análisis Geográficos 44

7/22/2019 Anlisis Geogrficos 44

1/176


2/176

Nmero 44. ISSN. 0120-8551

JUAN MANUEL SANTOS CALDERNPresidente de la Repblica de Colombia

ANGELINO GARZNVicepresidente de la Repblica de ColombiaPresidente Comisin Colombiana del Espacio, CCE

IVN DARO GMEZ GUZMN

Director General Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, IGACSecretario Ejecutivo Comisin Colombiana del Espacio, CCE

Consejo Directivo

HCTOR MALDONADO GMEZDirector GeneralDepartamento Administrativo Nacional de Estadstica, DANE

HERNANDO JOS GMEZ RESTREPO

Director GeneralDEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIN, DNP

BEATRIZ URIBE BOTEROMinistra de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial

RODRIGO RIVERA SALAZARMinistro de Defensa Nacional

JUAN CAMILO RESTREPOMinistro de Agricultura y Desarrollo Rural

ALEJANDRO GAVIRIA URIBERepresentante de la Presidencia de la Repblica

ALBERTO MENDOZA MORALESRepresentante de la Presidencia de la RepblicaPresidente de la Sociedad Geogrfica de Colombia

MERCEDES VSQUEZ DE GMEZSecretaria del Consejo DirectivoSecretara General del Instituto Geogrfica Agustn Codazzi, IGAC


3/176

Nmero 44. ISSN. 0120-8551

Comit Editorial

Ivn Daro Gmez Guzmn Director GeneralMercedes Vsquez de Gmez Secretaria GeneralMiguel ngel Crdenas Contreras Subdirector de Geografa y CartografaJulin Serna Giraldo Subdirector de AgrologaGladys Pinzn Daza Subdirectora de CatastroDora Ins Rey Martnez JefeOficina Asesora de PlaneacinLilia Patricia Arias Duarte Jefe Oficina del Centro de Investigacin

y Desarrollo en Informacin Geogrfica - CIAF

Ivanna Nussika Agudelo Padilla Jefe Oficina de Difusin y Mercadeo de Informacin

Johana Trujillo Moya Asesora Direccin General

EditoresIvn Daro Gmez GuzmnLilia Patricia Arias Duarte

Diseo y DiagramacinJose Eduardo Ramos y Alba Esperanza Giraldo V.Oficina de Difusin y Mercadeo de Informacin

Revisin y Correccin de Estilo

Felipe Fonseca Fino, Johana Trujillo Moya, Jons Cirilo Len Prez, Lina Rojas, Andres Herrera Perez yLeonardo Cano

ImpresinImprenta Nacional

ES PROPIEDAD DEL ESTADOLos trabajos presentados se han preparado respetando los originales enviados por los autores, salvo algunas correcciones relacionadas con la or-tografa. En consecuencia la responsabilidad de los contenidos y la calidad de las imgenes, son exclusivamente de los autores y no comprometenal Comit Editorial ni al Editor de la Revista.

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI 2010

Instituto Geogrfico Agustn CodazziAnlisis Geogrficos: Comisin Colombiana del Espacio VI: Aplicaciones del Programa Satelital Colombiano de Observacin de la Tierra / El Instituto.- - Bogot: Imprenta Nacional de Colombia, No. 44, 2010176 p., ils. Mapas a colores, cuadr.Incluye Referencias Bibliogrficas

ISSN 0120-8551

1. Sistema de Observacin de la Tierra- Proyectos 2. Sistema de Posicionamiento Global 3. Programa Satelital Colombiano de Observacin de la Tierra4. Fotogrametra Digital 5. Sensores Remotos 6. Inteligencia Artificial 7. Percepcin Remota 8. Imgenes Satelitales 9. Polarimetra de Radar10. Interferometria 11. Redes Neuronales Artificiales 12. Imgenes ster


4/176

Nmero 44. ISSN. 0120-8551

PRESIDENCIA DE LA REPBLICAJuan Manuel Santos CaldernPresidente

VICEPRESIDENCIA DE LA REPBLICAAngelino GarznVicepresidente

MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURALJuan Camilo Restrepo SalazarMinistro

MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLOTERRITORIAL

Beatriz Uribe BoteroMinistra

MINISTERIO DE COMERCIO, INDUSTRIA Y TURISMOSergio Daz GranadosMinistro

MINISTERIO DE LAS TECNOLOGAS DE LA INFORMACINY LAS TELECOMUNICACIONES

Diego Molano VegaMinistro

MINISTERIO DE DEFENSA NACIONALRodrigo Rivera SalazarMinistro

MINISTERIO DE EDUCACIN NACIONALMaria Fernanda Campo SaavedraMinistra

MINISTERIO DE INTERIOR Y DE JUSTICIAGermn Vargas LlerasMinistro

MINISTERIO DE MINAS Y ENERGACarlos Rodado NoriegaMinistro

MINISTERIO DE RELACIONES EXTERIORESMara ngela Holgun CullarMinistra

COMISIN COLOMBIANA DEL ESPACIO - CCEINFRAESTRUCTURA COLOMBIANA DE DATOS ESPACIALES - ICDE

MINISTERIO DE LA PROTECCIN SOCIALMauricio Santamara SalamancaMinistro

MINISTERIO DE TRANSPORTEGermn Cardona GutirrezMinistro

DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIN, DNPHernando Jos Gmez RestrepoDirector General

DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DE CIENCIA,TECNOLOGA E INVESTIGACIN, COLCIENCIAS

Jaime Restrepo CuartasDirector General

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGACIvn Daro Gmez GuzmnDirector General

INSTITUTO DE HIDROLOGA, METEOROLOGA Y ESTUDIOSAMBIENTALES, IDEAM

Ricardo Jos Lozano PicnDirector General

AGENCIA PRESIDENCIAL PARA LA ACCIN SOCIAL Y LACOOPERACIN INTERNACIONAL

Diego Molano AponteAlto Consejero Presidencial

FUERZAS MILITARES DE COLOMBIA, FFMMAlmirante Edgar Augusto Cely Nez

Comandante General

FUERZA AREA COLOMBIANA, FACMayor General del Aire Julio Alberto Gonzlez RuizComandante

AERONUTICA CIVIL DE COLOMBIAFernando Augusto Sanclemente AlzateDirector General


5/176

Nmero 44. ISSN. 0120-8551

COMISIN COLOMBIANA DEL ESPACIO - CCEINFRAESTRUCTURA COLOMBIANA DE DATOS ESPACIALES - ICDE

DIRECCIN GENERAL MARTIMA, DIMARContralmirante Leonardo Santamara GaitnDirector

AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS, ANHJos Armando Zamora ReyesDirector

INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGA Y MINERA,INGEOMINAS

Mario Ballesteros MejaDirector General

INSTITUTO AMAZNICO DE INVESTIGACIONESCIENTFICAS, SINCHI

Luz Marina Mantilla CrdenasDirectora General

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AMBIENTALES DELPACFICO JOHN VON NEUMANN, IIAP

William Klinger BrahamDirector

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES MARINAS Y COSTERASJOS BENITO VIVES DE ANDRIS, INVEMAR

Francisco A. Arias IsazaDirector General

INSTITUTO DE PLANEACIN Y PROMOCIN DESOLUCIONES ENERGTICAS, IPSE

Edigson Prez BedoyaDirector General

UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA, UPMERicardo Rodrguez YeeDirector General

CORPORACIN AUTNOMA REGIONAL DEL CENTRO DEANTIOQUIA, CORANTIOQUIA

Luis Alfonso Escobar TrujilloDirector General

CORPORACIN COLOMBIANA DE INVESTIGACINAGROPECUARIA, CORPOICA

Arturo Enrique Vega Varn

Director

CENTRO INTERNACIONAL DE FSICA CIFEduardo Posada FlrezDirector

SECRETARA DISTRITAL DE AMBIENTEJuan Antonio Nieto EscalanteSecretario

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANAPadre Joaqun Snchez GarcaRector

UNIVERSIDAD EAFITJuan Luis Meja ArangoRector

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADAEduardo Antonio Herrera BerbelRector

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAMoiss Wasserman LernerRector

UNIVERSIDAD SERGIO ARBOLEDARodrigo Noguera CaldernRector

PARQUES NACIONALES NATURALES DE COLOMBIAJulia Miranda LondooDirectora

INSTITUTO COLOMBIANO DE BIENESTAR FAMILIAR, ICBF

Elvira Forero HernndezDirectora

MALOKANohora Elizabeth HoyosDirectora


6/176

Contenido

Programa satelital colombiano de observacin de la Tierra:una estrategia de innovacin y desarrollo tecnolgico para Colombia 13

Lilia Patricia Arias Duarte, Al Marcel Santacruz Delgado, Elena Posada

Consideraciones en la seleccion de imgenes satelitales paralos estudios ambientales 31

Elena Posada

Avances conceptuales y aplicaciones de la polarimetra yla interferometra de radar 45

Mara Eunice Bernate Surez, Elena Posada

Evaluacin de los programas no comerciales disponibles parael procesamiento digital de imgenes de radar 59

Al Marcel Santacruz Delgado, Elena Posada

Clasicacin de los estados fenolgicos del cultivo de arroza partir de imgenes de radarsat-2 mediante el programa Polsarpro 73

Al Marcel Santacruz Delgado, Elena Posada

Comparacin de metodologas para la clasicacin de coberturas de la tierra 85Hctor Mauricio Ramrez Daza, Elena Posada, Samuel Mesa

Identicacin de minerales a partir del procesamiento digitalde imgenes Aster 105

Alejandro Bernal Valencia, Mauricio Ramrez Daza

Visualizacin de la dinmica uvial del ro La Mielmediante un aplicativo SIG 117

David Arenas Herrera, Pedro Karin Serrato lvarez

La inteligencia articial convencional y la inteligencia articialdistribuida (IAD) en los programas espaciales de observacin de la Tierra 129

Jons C. Len Prez

Aspectos claves para la consolidacin de una poltica de datos espaciales.Estudio de caso: la poltica de datos espaciales en el contexto GMES1 145

Lilia Patricia Arias Duarte, Carolina Olaya Alzate

El radar y sus aplicaciones en la agricultura 159Jons Cirilo Len Prez


7/176


8/176

Presentacin

La primera dcada del siglo XXI ha sido testigo del crecimiento vertiginosodel uso de los datos de la Percepcin Remota para el estudio de los recursosnaturales, el medio ambiente,cambio climtico, desarrollos urbanos y la car-tografa.

En trminos generales, la Percepcin Remota (espaol), Tldetction (fran-cs), Fernerkundung (alemn), Remote Sensing (ingls), Sensoramento Remo-

to (portugus) y Telerilevamento (italiano), indican la adquisicin a distanciade informacin cualitativa y cuantitativa de objetos sobre la superficie terres-tre y del medio ambiente y, adems, la combinacin de mtodos y tcnicaspara su subsecuente interpretacin y anlisis. Si la adquisicin de la informa-cin ocurre a distancia corta, se puede usar el trmino deteccin prximal,como en el caso de la agricultura de precisin (AgP).

El crecimiento en la utilizacin de informacin proveniente de sensores re-motos se debe a que las actividades cientficas de Observacin de la Tierrahan experimentado una rpida expansin, y cada vez ms y ms sectoreseconmicos tienden a emplear datos espaciales adquiridos por levantamien-tos terrestres, por sistemas de posicionamiento global, fotogrametra digital,

sensores remotos multi e hiperespectrales ubicados en plataformas areas osatelitales, con imgenes pticas y activas de microondas (radar), con dife-rentes resoluciones espectrales, radiomtricas, espaciales y temporales, limi-tado solamente por la capacidad de usarlas de manera eficiente. Los datos einformacin resultantes son representados en capas digitales, manejadas porsistemas de informacin geogrfica, sistemas de soporte a la toma de deci-siones, a veces basados en tecnologas de la inteligencia artificial.

Una caracterstica bsica de la percepcin remota del siglo XXI es el uso in-tensivo de algoritmos cuantitativos para estimar variables de la superficie dela Tierra. Pero, adems, aparece un nuevo paradigma que se relaciona con elanlisis de imgenes basado en objetos, en contraposicin al tradicional an-lisis basado en pixeles, abriendo nuevas perspectivas para sta disciplina. El

nuevo paradigma aprovecha el verdadero poder de la percepcin remota ex-plotando todas sus dimensiones, incluyendo los aspectos espectral, espacial,contextual, morfolgico y temporal (4D), para la extraccin de informacin.


9/176

De lo expresado lneas arriba se deduce que la percepcin remota est enconstante evolucin, situacin que amerita mayor esfuerzo para realizar in-vestigaciones aplicadas y bsicas, responsabilidad de las entidades estatales,privadas y del sector acadmico, que tienen que ver con sta rea del cono-cimiento.

Consciente de su labor, el Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, IGAC, pre-

senta en esta oportunidad el No. 44 de su Revista Anlisis Geogrficos, querecoge el trabajo cientfico y tecnolgico de sus investigadores, en el quese destacan los temas relacionados con el radar, sus avances conceptuales,tratamiento de las imgenes y sus aplicaciones en la agricultura; selecciny procesamiento de imgenes pticas para estudios ambientales, de la co-bertura de la tierra e identificacin de minerales. Tambin se tratan temasdel programa satelital colombiano de observacin de la Tierra (O.T.), de laspolticas de datos espaciales y, de las aplicaciones de la inteligencia artificialen programas espaciales de observacin de la Tierra.

Esperamos que sta entrega contribuya al conocimiento de nuevas metodo-logas y tecnologas en el campo de la percepcin remota, en la perspectiva

de apoyar el desarrollo econmico y social del pas.

Ivn Daro Gmez GuzmnDirector General del Instituto Geogrfico Agustn Codazzi - IGAC

Secretario Ejecutivo Comisin Colombiana del Espacio - CCE


10/176

Presentation

The first decade of the twenty-first century has witnessed rapid growth in theuse of remote sensing data for the study of natural resources, environment,climate change, urban development and cartography.

In general, remote sensing tldetction (French) fernerkundung (German),percepcin remota (Spanish), sensoramento remoto (Portuguese) and tele-rilevamento (Italian) indicates the distance acquisition of qualitative and

quantitative information of objects on the surface land and environment andalso the combination of methods and techniques for their subsequent in-terpretation and analysis. If the acquisition of information occurs at shortdistance, you can use the term proximal sensing, as in the case of PrecisionAgriculture.

Growth mentioned above is due to the fact that the scientific activities of Ear-th Observation have experienced rapid expansion. More and more economicsectors tend to use spatial data acquired by land surveying, global positioningsystems, digital photogrammetry, remote sensing located in multispectraland hyperspectral aerial or satellite platforms with optical imaging and acti-ve microwave (radar), with different spectral resolutions, radiometric, spatial

and temporal scales. The resulting data and information are represented indigital layers, managed by geographic information systems, systems supportdecision making, often based on artificial intelligence technologies.

A basic characteristic of remote sensing of the XXI century is the intensiveuse of quantitative algorithms for estimating variables of the surface of theearth. But, in addition, there is a new paradigm related to image analysis,object-based, in opposition to the traditional pixel-based analysis, openingnew perspectives for this discipline. The new paradigm leverages the truepower of remote sensing by exploiting all its dimensions, including spectrumaspects, spatial, contextual, morphological and temporal (4D) for the extrac-tion of information.

From the statements above we can deduce that remote sensing is in constantevolution, a situation that deserves greater effort to conduct applied researchand basic responsibility of government agencies, private and academic sec-tors related to this area of knowledge.


11/176

Aware of its responsibility, IGAC presents this new issue of its journal An-lisis Geogrficos, compiling the work of their scientific and technologicalresearch, which highlights the issues related to the radar, its conceptual ad-vances, treatment of images and its applications in agriculture, selection andprocessing of optical images for environmental studies, land cover and iden-tification of minerals. It is also discussed Colombian Satellite Program for Ear-th Observation, spatial data policies and applications of artificial intelligence

space programs for Earth Observation.

We hope that this issue will contribute to knowledge of new methodologiesand technologies in the field of remote sensing, in order to support economicand social development of the country.

Ivn Daro Gmez GuzmnGeneral Director of Geographic Institute Agustn Codazzi - IGAC

Executive Secretary of Colombian Space Comission - CCE


12/176

1Programa satelital colombiano de observacin de la Tierra:una estrategia de innovacin y desarrollo tecnolgico para Colombia


13/176

13

Programa satelital colombiano de observacin de la Tierra:una estrategia de innovacin y desarrollo tecnolgico para Colombia

AbstractEarth observation systems are essential tools for en-suring knowledge of the country and for attainingsustainable development. Taking into account thesignificant benefits achieved with the use of remotesensing information, as well as the needs and requi-rements of national, regional and local authorities,the Colombian Space Commission has been imple-menting the actions required to establish a Colom-bian Satellite Earth Observation Program, under theframework of a National Earth Observation Program,in order to ensure the availability of strategic infor-

mation of Colombian territory and the consolidationof a research structure and technological innovationto support economic, environmental and social deve-lopment. The program seeks to obtain data and ima-gery as a major source of geographic information,promote the strengthening of institutions linked tothe issues of Earth observation and increase scienti-fic and technological capacities of the different so-cioeconomic sectors in Colombia.

Key words:Earth observation, satellite, applications, technology,satellite engineering, knowledge management, qua-lity management.

ResumenLos sistemas de observacin de la Tierra son una he-rramienta esencial para garantizar el conocimientodel territorio nacional y un instrumento para el de-sarrollo sostenible del pas. Teniendo en cuenta tantolos importantes beneficios que se alcanzan con el usode la informacin de sensores remotos, como las ne-cesidades y requerimientos de las entidades naciona-les, regionales y locales, la Comisin Colombiana delEspacio ha venido ejecutando las acciones requeridaspara implementar un Programa Satelital Colombianode Observacin de la Tierra, en el marco de un Pro-

grama Nacional de Observacin de la Tierra, con elfin de garantizar la disponibilidad de informacin es-tratgica del territorio colombiano y la consolidacinde una estructura de investigacin e innovacin tec-nolgica que apoyen el desarrollo econmico, socialy ambiental. El Programa busca disponer de datos eimgenes como fuente fundamental de informacingeogrfica, promover el fortalecimiento de las insti-tuciones vinculadas a los temas de observacin dela Tierra e incrementar las capacidades cientficas ytecnolgicas de los distintos sectores socioeconmi-cos del pas.

Palabras claves:Observacin de la Tierra, satlite, aplicaciones, tecno-loga, ingeniera satelital, gestin del conocimiento,gestin de la calidad

1 IngenieraCatastral,EspecialistaenIngenieradeSoftware;EspecialistaenSistemasdeInformacinGeogrca;DoctoranteenInformticaconnfasisenSociedaddelaInformacinyGestindelConocimiento.Cra.30#48-51OcinaCIAF,IGAC.Ocina101.Correo electrnico: li [email protected]

2 IngenieroForestal,M.Sc.Geomtica.Cra.30#48-51OcinaCIAF,IGAC.Ocina311A.Correoelectrnico:[email protected] IngenieraForestal;M.Sc.enIngenieraForestal;EspecialistaenSensoresremotosaplicadosaestudiosforestales;Especialistaen

Silviculturaparaeldesarrollorural.Cra.30#48-51OcinaCIAF,IGAC.Ocina310.Correoelectrnico:[email protected]

Programa satelital colombiano de observacin dela Tierra: una estrategia de innovacin y desarrollo

tecnolgico para ColombiaColombian satellite Earth observation program: a strategy ofinnovation and technological development for Colombia

Lilia Patricia Arias Duarte1, Al Marcel Santacruz Delgado2, Elena Posada3


14/176

14 Aplicaciones del Programa Satelital Colombiano de Observacin de la TierraAnlisis Geogrficos N 44

Introduccin

En el Plan Nacional de Desarrollo 2006-2010 Estado Comunitario: Desarrollopara Todos, en el componente Ciencia,Tecnologa e Innovacin,el Estado re-conoce la necesidad de fortalecer el

uso de las ciencias y las tecnologas delespacio en el pas, dada su capacidadde contribuir al desarrollo econmico,social y empresarial, as como la con-veniencia de que el Gobierno Nacionalimplemente proyectos que utilicen lastecnologas espaciales para la educa-cin, la salud, la vigilancia ambiental, lagestin de recursos naturales, la aten-cin de desastres, el monitoreo de losusos de suelo, las previsiones meteoro-lgicas, el cambio climtico, el trans-

porte terrestre, la navegacin martima,fluvial y area y las telecomunicaciones,entre otras temticas orientadas al de-sarrollo econmico, cultural y socialsostenible.

Igualmente, en el documento de VisinColombia II Centenario: 2019 se sea-la, como uno de los grandes objetivos,que la economa colombiana garanticeun mayor nivel de bienestar, el cual seespera lograr a travs de ocho estrate-gias, una de las cuales consiste en fun-

damentar el crecimiento y el desarrollosocial en la ciencia, la tecnologa y lainnovacin.

En el marco de la Comisin Colombianadel Espacio, CCE, la Vicepresidencia dela Repblica y la Secretara Ejecutiva fir-maron el Acuerdo nro. 5 del 14 de agos-to de 2007 denominado Respaldo dealto nivel para impulsar el desarrollo deproyectos satelitales en Colombia, me-

diante el cual se respaldan las gestionesde la Secretara Ejecutiva y del ComitTcnico de la Comisin Colombiana delEspacio, CCE, encaminadas a realizarlos correspondientes estudios tcnicos,de pre-factibilidad y financieros quepermitan formular e implementar estra-

tegias nacionales e internacionales paradesarrollar las capacidades del pas enrelacin con la adquisicin, construc-cin, lanzamiento, operacin y admi-nistracin de satlites colombianos, ascomo la utilizacin de las fuentes deinformacin provenientes de estos sa-tlites.

En este sentido, el Grupo de Observa-cin de la Tierra de la CCE, liderado porel Instituto de Hidrologa, Meteorologa

y Estudios Ambientales, IDEAM, y elInstituto Geogrfico Agustn Codazzi -IGAC, defini la necesidad de evaluarla factibilidad de desarrollar y poner enrbita un Satlite Colombiano de Ob-servacin de la Tierra.

Para ello se estructur el Programa Sa-telital Colombiano de Observacin dela Tierra, con el objetivo de definir eimplementar la estrategia de desarrollotecnolgico del pas, encaminada a in-crementar la generacin de informacin

y conocimiento sobre el territorio, comobase para el desarrollo econmico, so-cial y ambiental. El Programa buscaobtener imgenes satelitales y de otrossensores como fuente fundamental deinformacin geogrfica, promover elfortalecimiento de las instituciones vin-culadas a los temas de observacin dela Tierra e incrementar las capacidadescientficas y tecnolgicas de los diversossectores.


15/176

15


1. Antecedentes

Las tecnologas y productos de sensoresremotos han venido siendo utilizadosen el pas desde hace ms de cuatrodcadas, especialmente en proyectosrelacionados con la gestin ambiental.Los estudios realizados indican que suuso se ha difundido de manera ampliatanto en las entidades del estado comoen la empresa privada para un gran n-mero de aplicaciones.

En el sector estatal ambiental, porejemplo, las Corporaciones AutnomasRegionales emplean los productos delos sensores remotos para el diagns-

tico, control y seguimiento de fenme-nos naturales con el fin de promoverla conservacin de los ecosistemas encada una de sus regiones, para lo cualutilizan imgenes satelitales de medianaresolucin espacial, pero con una bue-na resolucin radiomtrica. En el sectorprivado, por su parte, las empresas em-plean los sistemas de observacin de latierra, por ejemplo, para la exploraciny explotacin de recursos mineros, em-pleando tecnologas de teledeteccin

tanto activa como pasiva.El uso de productos de sensores re-motos para actualizacin y generacinde nueva cartografa es liderada por elInstituto Geogrfico Agustn Codazzi -IGAC, el cual ha enfocado sus esfuerzosen los ltimos aos en la mejora y ac-tualizacin de los sistemas de cartogra-fa general y catastral de pas, para locual adquiri y puso en funcionamien-to una Cmara Digital de Barrido Ul-tracam D, la cual provee imgenes de

alta resolucin espacial y proporcionaimgenes en distintas frecuencias delespectro electromagntico. Estas nue-vas tecnologas han sido complementa-das con la adquisicin y procesamientode imgenes satelitales de mediana yalta resolucin espacial (Landsat 5 y 7,SPOT 5, Ikonos, Quickbird) y la utiliza-cin de imgenes radar para la carto-grafa de zonas de alta nubosidad.

En general, los productos de sensoresremotos han sido aplicados, tanto porparte de las entidades del sector pblicocomo del sector privado, en una ampliavariedad de campos, entre los cuales sepueden mencionar como los ms im-portantes la generacin de cartografabsica, las aplicaciones en catastro, hi-drografa, monitoreo de cultivos, silvi-cultura, geologa y suelos, oceanografay costas, desastres naturales, inteligen-cia y defensa, y atmsfera y clima.

En el mbito internacional, Colombiaha realizado acciones para integrarsea las polticas e iniciativas de observa-cin de la Tierra. En el 2002 el pas fue

sede de la IV Conferencia Espacial delas Amricas, CEA, un escenario de co-operacin institucional entre pases dela regin para avanzar en el desarrollode las actividades espaciales y promo-ver la aplicacin y uso pacfico de sustecnologas.

Asimismo, en los aos 2008 y 2009,Colombia, a travs de su Embajada enViena, asumi la Presidencia de la Co-misin sobre la Utilizacin del Espa-

cio Ultraterrestre con Fines Pacficos,Copuos, que vela por la necesidad deestablecer cooperacin internacionalen la utilizacin pacfica del espacio ul-traterrestre y desarrolla actividades dedifusin de informacin y de estmuloa la investigacin, as como apoyo a lacreacin de programas de cooperacintcnica y el desarrollo del derecho espa-cial internacional.

Como se mencion anteriormente, laVicepresidencia de la Repblica y la Se-

cretara Ejecutiva firmaron, en el marcode la CCE, el Acuerdo nro. 5 del 14 deagosto de 2007 denominado Respaldode alto nivel para impulsar el desarrollode proyectos satelitales en Colombia.Igualmente, el 14 de febrero de 2008se firma el Acuerdo nro. 8 con el fin depromover el acceso y uso de imgenesde sensores remotos a travs del BancoNacional de Imgenes BNI.


16/176


Con el fin de poner en marcha la imple-mentacin de los lineamientos dadospor la Vicepresidencia de la Repblicay la Secretara Ejecutiva de la CCE, el 19de diciembre de 2007 se firm el Con-venio Especial de Cooperacin nro. 160,suscrito entre COLCIENCIAS, el InstitutoGeogrfico Agustn Codazzi, IGAC, y elCentro Internacional de Fsica, CIF, conel objeto de articular y asociar esfuerzostcnicos, econmicos y administrativosdentro de la rbita de sus competenciasorgnicas y misionales para promovery desarrollar el proyecto Programa deInvestigacin en Desarrollo Satelital yAplicaciones en el Tema de Observacinde la Tierra, el cual se constituy en la

base para la formulacin del ProgramaSatelital Colombiano de Observacinde la Tierra.

A finales del ao 2009, con el propsi-to de dar continuidad y responder a lasnecesidades planteadas en la primerafase del Convenio, se firm entre Col-ciencias, el IGAC y el CIF, el Convenio CV689-2009 Colciencias-CIF-IGAC: Proyec-to Fase II Programa de investigacinen desarrollo satelital y aplicaciones de

observacin de la Tierra: Desarrollo deproyectos de investigacin en temas deinters para el sector de hidrocarburos.

El Proyecto Fase II tiene como objetivosinvestigar y desarrollar capacidades enel procesamiento y uso de los datos desensores remotos en las reas de apli-cacin prioritarias para el pas definidasen la fase anterior, desarrollar activida-des de investigacin, transferencia deconocimientos, difusin y cooperaciny disear una estacin terrena que per-

mita la descarga de imgenes de reso-lucin media de los satlites de la redNOAA utilizando el protocolo HRPT y lafrecuencia de microondas de 1.6 GHZen banda L.

Durante el ao 2009, el Departamen-to Nacional de Planeacin, DNP, con elapoyo tcnico de las entidades coordi-nadoras del Grupo de Observacin dela Tierra de la Comisin Colombiana del

Espacio, CCE, el IDEAM y el IGAC, elabo-r la propuesta de documento CONPESLineamientos del Programa Nacionalde Observacin de la Tierra basado enla implementacin del Programa Sate-lital Colombiano de Observacin de laTierra con el fin de darle un respaldopoltico de alto nivel al Programa.

Este documento presenta a considera-cin del Consejo Nacional de PolticaEconmica y Social los lineamientospara la implementacin del ProgramaSatelital Colombiano de Observacin dela Tierra en el marco de un ProgramaNacional de Observacin de la Tierra,estableciendo sus objetivos y plan de

accin, as como el arreglo institucionalrequerido.

En el mismo ao, bajo la coordinacindel DNP, las entidades de la CCE ela-boraron la propuesta de documentoVisin Colombia II Centenario: 2019Aprovechar el potencial del espacio ul-traterrestre para contribuir al desarrollosostenible y la competitividad del pas,el cual presenta la visin de pas que sepropone para el desarrollo de cada uno

de los campos de las ciencias del espa-cio, as como las metas, las estrategiasy las actividades que se plantean comomecanismos para alcanzar los objetivospropuestos.

De otra parte, en el 2009 se aprobel Conpes 3582 Poltica Nacional deCiencia, Tecnologa e Innovacin, queplantea como uno de sus objetivos prin-cipales Focalizar la accin pblica enreas estratgicas. Las Tecnologas dela Informacin y Comunicaciones (TIC),

las cuales incluyen la gestin de la in-formacin y tecnologas espaciales, hansido consideradas como una de las reasestratgicas de esta poltica nacional.

Asimismo, en el ao 2009, para avan-zar en la armonizacin de esfuerzosinterinstitucionales para la producciny uso de informacin geogrfica, se ofi-cializ el Conpes 3585, Consolidacinde la Poltica Nacional de Informacin


17/176

17


Geogrfica y la Infraestructura Colom-biana de Datos Espaciales, ICDE, enel cual se estableci que los datos deimgenes de satlite y de otros senso-res remotos se consideran como datosfundamentales.

2. Aplicaciones y beneficiosde la informacin y lastecnologas de observacinde la Tierra

La informacin de observacin de laTierra proveniente de sensores remotos

se ha convertido en una herramientade apoyo muy valiosa para la toma dedecisiones por parte de los gobiernosy el sector privado. La interpretacin yanlisis de los productos de sensores re-motos ha permitido realizar de manerams eficiente la planeacin, ejecucin,seguimiento y evaluacin de proyectosoptimizando el aprovechamiento de losrecursos y su sostenibilidad.

El uso y la apropiacin de las tecnologas

y la informacin de observacin de laTierra conllevan beneficios econmicosy sociales en los distintos sectores delpas. En el marco de la CCE, a travs deun proceso de consulta y socializacincon las entidades, se han identificadolas aplicaciones actuales y potencialesen reas temticas de mayor prioridad,en consonancia con el Plan Nacional deDesarrollo, las polticas nacionales y losrequerimientos y la misin institucionalde las entidades.

A continuacin se describen las aplica-ciones identificadas en las reas tem-ticas definidas:

Gestin ambiental: los senso-res remotos permiten monitoreary modelar el ocano y la superfi-cie terrestre para facilitar la toma

de decisiones relacionadas con laconservacin, defensa, proteccin ymejora del medio ambiente, inclu-yendo el manejo de los bosques ydel recurso hdrico. Para estas labo-res se desarrollan modelos a partirde las observaciones que predicenlos comportamientos bajo determi-nadas circunstancias, que permitenhacer prospeccin del uso de los re-cursos.

Gestindelriesgo: mediante lastecnologas de observacin de laTierra se genera informacin quepermite la identificacin y monito-reo del riesgo, as como la preven-

cin y mitigacin de ste. Ademsgenera informacin para la toma dedecisiones ante desastres y cuantifi-cacin de los impactos producidos.

Sistemas productivos: los pro-ductos de sensores remotos se em-plean para inventariar, monitoreary evaluar el estado de los sistemasagropecuarios con el fin de hacerms eficiente la productividad endiversos escenarios socioeconmi-

cos, optimizar la calidad, incluir cri-terios de sostenibilidad ambientaly garantizar la competitividad delos productos. Aportan informa-cin para reducir la incertidumbre,como en el caso de la agricultura,brindando informacin sobre reas,rendimiento y estado de los culti-vos, lo cual se traduce en una mayorprevisin de los precios de las cose-chas, reduciendo las fluctuacionesen el mercado a futuro y ayudandoa los agricultores y productores de

alimentos a planear sus operacionesms eficientemente4.

Recursosmineralesyenergticos:con los datos e imgenes provenien-tes de sensores remotos se produceinformacin de utilidad para las ta-reas de prospeccin, exploracin,

4 WILLIAMSON,R.,HERTZFELD,H.,CORDES,J.,yLOGSDON,J.ThesocioeconomicbenetsofEarthscienceandapplicationsre-search:reducingtherisksandcostsofnaturaldisastersintheUSA.SpacePolicyInstitute,GeorgeWashingtonUniversity,Washing-tonDC.Spacepolicy,18:57-65.2002.


18/176


explotacin y restauracin en mi-nera e hidrocarburos optimizandoel aprovechamiento sostenible deestos recursos.

Planificacin urbano-regional:mediante las tecnologas y la infor-macin de observacin de la Tierrase apoya la planificacin, diseoy monitoreo de la infraestructuravial, catastral, social y productivadel pas, as como la planeacin yejecucin de los proyectos y activi-dades requeridas para la operacindel transporte terrestre, areo, ma-rtimo y fluvial.

Salud: entre las aplicaciones seencuentran la generacin de infor-macin para el estudiar y modelarvectores de enfermedades, definirplanes de saneamiento ambiental,identificar zonas prioritarias parallevar a cabo brigadas mdicas yreaccionar con precisin ante unaemergencia, ubicando campamen-tos base y centros de atencin.

Seguridadydefensa: las tecno-

logas de observacin de la Tierraapoyan las labores de reconoci-miento, vigilancia, identificacin deamenazas, desarrollo de operacio-nes, erradicacin de cultivos ilcitosy actividades de ayuda humanitaria,lo cual se traduce en mayores ga-rantas de seguridad para los ciuda-danos y en el fortalecimiento de lasoberana.

Informacin bsica: a partir deimgenes se produce cartografa e

informacin bsica, temtica y esta-dstica de manera peridica y con-fiable, reduciendo tiempos y costosy aumentando la calidad, lo queconduce a la mejora de los procesosde planificacin.

Cambio climtico: en esta reaprioritaria, las aplicaciones se enfo-can a la investigacin, modelaciny monitoreo de los factores aso-

ciados al cambio en las condicio-nes climticas globales, regionalesy locales, sirviendo de herramientaal anlisis de los posibles impactos,la prevencin de eventos extremos(inundaciones sequas e incremen-tos de la temperatura, entre otros)y la evaluacin de las opciones deadaptacin a las nuevas condicionesclimticas en todos los sectores delpas.

Ordenamiento territorial: a par-tir de imgenes se produce informa-cin bsica y temtica que permiteorientar y planificar de manera in-tegral el desarrollo y ptimo apro-

vechamiento del uso del suelo en elterritorio.

Las tecnologas de sensores remotospara observacin de la Tierra generanbeneficios adicionales en cuanto al for-talecimiento de competencias en cien-cia y tecnologa, creacin de empleo,generacin de riqueza, estmulo a lainversin, mejora de la competitividad,incremento de la capacidad del capi-tal humano profesional y desarrollo de

nuevos materiales y tecnologas para laindustria.

Adems, la implementacin de un siste-ma de observacin de la Tierra permite:

Cubrimientocompletoyperidicodelterritorio y la disponibilidad de im-genes en el momento que se requie-ra, con una resolucin adecuada.

Accesoaunaherramientadeapo-yo invaluable para mejorar el co-

nocimiento del territorio y hacerms efectivo el proceso de estable-cimiento de las polticas pblicas,toma de decisiones y el adecuadoaprovechamiento de los recursosnaturales.

Aumentodelaprobabilidaddeob-tener datos ptimos con la tomaconstante de imgenes.


19/176

19


Incrementodelacapacidadderes-puesta en temas prioritarios comola energa, el cambio climtico, elmedio ambiente, la agricultura, lagestin del riesgo, etc.

Garantizar la soberana y el acce-so independiente a la informacinespacial del territorio nacional, y latoma de imgenes de forma confi-dencial y a tiempo.

Autonomaparalatomadeimge-nes en sitios prioritarios en caso deemergencia u otras eventualidades,atendiendo los requisitos de losusuarios colombianos.

3. Requerimientos enproductos de sensoresremotos de las entidadesdel pas

En Colombia, desde hace varias dca-das se viene haciendo uso de las tec-nologas, datos e imgenes de sensores

remotos tanto en el sector estatal comoen el sector privado. Sin embargo, lasentidades no cuentan con informacinactualizada y con la calidad necesaria,debido principalmente a las restriccio-nes de presupuesto y/o a la disponibi-lidad de las imgenes en el mercado.Adicionalmente no hay disponibilidadde informacin de manera oportuna,con la precisin necesaria y con losestndares requeridos, y no se handesarrollado y apropiado las posiblesaplicaciones para los diferentes secto-

res socio-econmicos.

En el ao 2008, en el marco de la CCEse realiz un diagnstico del uso, apli-caciones y necesidades de productosde sensores remotos en el pas5. Deacuerdo con los resultados, el principalusuario de este tipo de tecnologas es

el Estado, sin embargo, el sector pri-vado ha venido incrementando su usoen proyectos estatales y privados en losltimos aos. Segn las entidades con-sultadas, en la ltima dcada y hasta2008 al menos 133 instituciones eranusuarias de los datos de sensores re-motos para diferentes aplicaciones. Deestas entidades, el 57% corresponde aentidades del estado y 43% a entidadesprivadas.

En la Tabla 1 de la siguiente pgina sepresentan, de manera resumida, las es-pecificaciones tcnicas de productos desensores remotos que idealmente re-quieren las entidades de los diferentes

sectores consultados para el desarrollode sus funciones misionales.

En Colombia, la compra de datos e im-genes de satlite se ha ido incremen-tando en la medida en que diferentesentidades del gobierno y del sector priva-do han desarrollado la capacidad tcni-ca y tecnolgica para su utilizacin y hanapropiado los beneficios que se puedendesarrollar a partir de su aplicacin.

Los datos provenientes de los provee-dores y suministrados por algunas en-tidades indican que entre 1998 y 2002se invirtieron US$3.150.000 dlares, locual da una media de US$525.000 alao. Esto no incluye el valor de las im-genes obtenidas mediante el estableci-miento de convenios con institucionesextranjeras, por ejemplo la Universidadde Maryland y las donaciones a lasFuerzas Armadas de Colombia realiza-das por entidades como la Agencia Na-cional de Mapeo e Imgenes (NIMA) de

los Estados Unidos.

De acuerdo con una encuesta realiza-da en el 2004 en el marco del proyectoPrograma de los Sistemas de Cartogra-fa en el Territorio Colombiano por laSociedad Latinoamericana en Percep-cin Remota y Sistemas de Informa-

5 INSTITUTOGEOGRFICOAGUSTNCODAZZI,IGAC.Requerimientos,necesidadesyprioridadesdelosusuariosdelainformacingeneradaporsensoresremotos.ProyectoSatelitalColombianodeObservacindelaTierra.Documentotcnico.2008.


20/176


cin Espacial, SELPER, con entidadespblicas y privadas del orden nacional,regional y local, se estim que la de-manda se incrementara en un 20% apartir del 20076.

Sin embargo, las imgenes adquiridaspor las distintas instituciones en el pasno son suficientes para satisfacer la

demanda, dado que los recursos paracompra de imgenes son usualmenteutilizados preferentemente donde serequieren datos con mayor urgencia odonde se han establecido prioridadesdebido a la ejecucin de planes deter-minados o a la importancia de centrosde concentracin poblacionales, eco-nmicos, industriales o productivos.

Se ha estimado que adquirir una solacapa de imgenes que cubra todo el te-rritorio nacional con una resolucin es-

pacial de 5 m en pancromtica y 10 men multiespectral, costara ms de 3.5millones de dlares. En consecuencia,disponer cada mes de una coberturatotal de imgenes con esta resolucinle costara al pas aproximadamente

210 millones de dlares, para un pero-do de 5 aos.

Dadas las necesidades y requerimientosde las entidades nacionales, regionalesy locales, as como los importantes be-neficios que se alcanzan con el uso dela informacin de sensores remotos, elGrupo de Observacin de la Tierra as

como la Secretara Ejecutiva y la CCEtomaron la decisin de ejecutar las ac-ciones requeridas para implementar unsistema satelital y poner en marcha elPrograma Satelital Colombiano de Ob-servacin de la Tierra, en el marco deun Programa Nacional de Observacinde la Tierra.

4. Objetivos del programasatelital colombiano deobservacin de la Tierra

El objetivo del Programa Satelital Co-lombiano de Observacin de la Tierra esconsolidar en el pas el uso de sensores

6 SELPERCAPITULOCOLOMBIA.AnlisisdefactibilidaddelasalternativasexistentesparalaobtencindeimgenesdesatliteenColombia.InformeFinal.DocumentoTcnico.ProyectoMejoradelosSistemasCartogrcosenelTerritorioColombiano-UninEuropea,AgenciaColombianadeCooperacinInternacionalACCI,IGAC-CEE.2004.

Tabla 1.Principal demandade informacin desensores remotos

en cada sectorconsultado

Fuente:IGAC,2008.

Sector

Requerimientosptimos

Resolucinespacial/escalaFrecuenciade

actualizacindelainformacin

Tipodesensor

GestinAmbi-ental

1-5m(estudioslocalesy

regionales)5-10mestudiosnacionales Mensual

Depreferenciaptico,

Radarparainvestigacindeaplicacionesydesarrollodecapacidades

Gestin del

riesgo

5-10 m

Cerca a 1 m para atencin de

desastres locales

15das1mesDiariaanteeventos

de desastre

Depreferenciaptico,Radarparainvestigacindeaplicacionesydesarrollode

capacidades

MinasyEn-erga

10-30 m para rasgos geolgicos

1-5 m para implementacin y

administracindepozos,minasembalsesetc.

Semestral-Anualptico/

Radarparaaplicacionesdegeomorfologa

SectorProduc-tivo

5-10 m

1mocercanoparaagriculturade precisin

3 meses

Depreferenciaptico,Radarparainvestigacindeaplicacionesydesarrollode

capacidades

InfraestructurayTransporte

Menosde1m15das,anualsegn

propsitoptico

SeguridadyDefensa

Menosde1m

Paraaplicacionespuntuales,3a10msegnpropsito Diario ptico/Radar


21/176

21


remotos mediante la implementacinde un sistema satelital de observacinde la Tierra y tecnologas complementa-rias. Con el Programa se busca asegurarla disponibilidad de datos de sensoresremotos que satisfagan las necesidadesde conocimiento y monitoreo del terri-torio e incrementar el nivel de desarro-llo tecnolgico y las capacidades en eluso de la informacin generada para latoma de decisiones de los sectores p-blico y privado.

Especficamente, con la puesta en mar-cha del Programa Satelital se pretende:

Aumentar la disponibilidad de in-

formacin proveniente de sensoresremotos de observacin de la Tierrapara Colombia, de acuerdo con losrequerimientos de las entidades encuanto a resolucin y cubrimientoespacial y temporal.

Promover la demanda de datos desensores remotos por parte de las en-tidades pblicas y empresas privadas.

Fortalecerlosprocesosdeinvestiga-

cin y desarrollo de tecnologas deobservacin de la Tierra para que elpas logre la capacidad de generar supropia informacin de sensores re-motos para observacin de la Tierra.

Optimizar la gestin y el asegura-miento de la calidad en los procesosrelacionados con el uso de datos yel desarrollo de tecnologas y deaplicaciones de los productos desensores remotos.

5. Plan de accin

El Programa se ha propuesto a partirde los estudios tcnicos que justificanel potencial de uso de los datos de sen-sores remotos de ms de 50 entidadespblicas, as como un estudio interna-

cional sobre la prospectiva del mercadosatelital de observacin de la Tierra anivel mundial, para lo cual se ha consi-derado la oferta7 y la demanda actuales(IGAC 2008).

El Instituto Geogrfico Agustn Codazzi,IGAC, es el responsable por la formula-cin, anlisis, diseo e implementacindel Programa Satelital Colombiano deObservacin de la Tierra, mientras secrea el rgano del Gobierno para tal fin.

El desarrollo del Programa se ha conce-bido en cuatro fases (Figura 1):

Fase 0: En esta fase se definen las ac-ciones necesarias para desarrollar lascapacidades investigativas y se estudia

la factibilidad de desarrollar y poner enrbita un satlite de observacin de laTierra para el pas. Igualmente se ade-lantan acciones de fortalecimiento me-diante la cooperacin internacional, y selleva a cabo el diagnstico de las fasesposteriores y la proyeccin a largo plazodel desarrollo satelital en Colombia.

Fase I: Se determinan las especifica-ciones tcnicas del proyecto satelital deobservacin de la Tierra y se realizan lasgestiones encaminadas a la apertura

del proceso licitatorio para la adquisi-cin del satlite. Durante esta fase seimplementan actividades de investiga-cin y desarrollo de metodologas deprocesamiento digital de imgenes.

Fase II: En esta fase, una vez firmadoel contrato con la empresa o agenciaespacial seleccionada, se realiza el se-

7 EUROCONSULT.WorldSatelliteBasedEarthObservation.Marketprospectsto2017.2008.

Figura 1.Fases delPrograma SatelitalColombiano deObservacin de laTierra.


22/176


guimiento a los procesos de diseo,construccin y puesta en rbita delsatlite. Asimismo, se llevar a cabola construccin e implementacin delcentro de administracin de imgenes.

Fase III: Esta fase contempla la admi-nistracin de imgenes y el desarrollode aplicaciones, adems de la defini-cin e implementacin de mecanismosde alianzas estratgicas internacionales,capacitacin e investigacin.

En la fase 0 se llev a cabo un diag-nstico con las entidades del pas paraconocer los requerimientos, necesida-des y uso de los productos de sensores

remotos en los distintos sectores, conel fin de definir las especificaciones delSatlite Colombiano de Observacin dela Tierra. Adems se desarrollaron ca-pacidades en los temas de ingenierasatelital y de aplicaciones de los senso-res remotos. Actualmente el Programase encuentra en la Fase I.

Los componentes estratgicos en losque se ha estructurado el Programa son(Figura 2):

1) un componente enfocado al incre-mento de datos de sensores remotos ylas tecnologas asociadas, el cual hacereferencia a la adquisicin de datos atravs de: un satlite de observacin dela Tierra, sensores aerotransportados,convenios y compra de datos e im-

genes, y lo relacionado con descarga,procesamiento, almacenamiento y dis-tribucin de datos para lo cual es nece-sario contar con un segmento en Tierra,un centro de procesamiento y el BancoNacional de Imgenes, BNI, como cen-tro de almacenamiento;

2) un componente para incrementar lademanda de datos de sensores remo-tos, fomentando el uso y desarrollo deaplicaciones relevantes para el pas,

3) un componente de gestin del co-nocimiento que incluye la investigaciny desarrollo de tecnologas de observa-cin de la Tierra, as como el desarrollo

de capacidades mediante la formaciny capacitacin, transferencia tecnolgi-ca y difusin; y

4) un componente de gestin de la ca-lidad del Programa.

Las lneas de accin a desarrollar en elPrograma Satelital Colombiano de Ob-servacin de la Tierra y as alcanzar losobjetivos especficos propuestos se des-criben a continuacin:

A. Incremento de los datosde sensores remotos ytecnologas asociadas

Esta lnea de accin busca desarrollaruna estrategia que permita al pas dis-poner de datos de sensores remotos

Figura 2.Componentes del

Programa SatelitalColombiano de

Observacin de laTierra.


23/176

23


necesarios para incrementar la capaci-dad del Estado y el sector privado en eldesarrollo de sus actividades y la tomade decisiones.

Para la adquisicin de los datos se ten-drn en cuenta las necesidades particu-lares de informacin de las entidades entrminos de los procesos que las stasrealizan o contribuyen a su ejecucin,de acuerdo con sus competencias.

La lnea se enfocar en dos componen-tes: i) Implementacin de un sistemasatelital para observacin de la Tierra ysensores complementarios, e ii) Imple-mentacin de un Plan de adquisicin de

datos de sensores remotos complemen-tarios para observacin de la Tierra.

i Implementacin de un sistemade observacin de la Tierramediante la adquisicin de unsatlite de observacin de laTierra

Como estrategia para disponer de da-

tos e imgenes de sensores remotosde manera actualizada, peridica y concaractersticas tcnicas adecuadas quepermita generar informacin para elmonitoreo del territorio y la toma dedecisiones oportuna, se estructurar eimplementar un Sistema de Observa-cin de la Tierra a partir de datos desensores remotos.

El Sistema de Observacin de la Tierraincorporar las tecnologas y la capaci-dad tcnica actual del pas y mejorar

la disponibilidad de datos e informacinmediante la adquisicin de nuevos sen-sores remotos satelitales y aerotrans-portados, aunados al fortalecimientode capacidades tcnicas y profesionales.El sistema tendr los siguientes compo-nentes:

1. Componente espacial para lacaptura de datos: Incluye la adquisi-cin del Satlite Colombiano de Obser-

vacin de la Tierra con las caractersticastcnicas acordes a los requerimientos yprioridades del pas. Para dar continui-dad al Programa y teniendo en cuenta lavida de un satlite, se debern realizar amediano plazo los estudios de alterna-tivas para la adquisicin y construccinde un segundo satlite, as como los es-tudios de viabilidad de la adquisicin detecnologas complementarias.

2. Componente Aerotransportadopara la captura de datos: Este seg-mento incluye la tecnologa aerotrans-portada con la que cuenta el pas parala toma de imgenes y se complemen-tar con la adquisicin de otros instru-

mentos aerotransportados

3. Segmento en Tierra: Incluye latecnologa, infraestructura y recursostcnicos para el control, recepcin y ad-ministracin de los datos del sistema deobservacin de la Tierra.

Para la implementacin del Sistema deObservacin de la Tierra se llevarn acabo las siguientes acciones:

Consolidar la propuesta tcnica yeconmica para la adquisicin delSatlite Colombiano de Observacinde la Tierra, incluyendo los aspectosde gestin y aseguramiento de lacalidad en los temas jurdicos, lega-les, financieros e institucionales.

Realizar las actividades de diseoy adquisicin de un primer SatliteColombiano de Observacin de laTierra, el cual incluir el segmentoespacial, el segmento en Tierra, el

centro de gestin de misiones y pro-cesamiento de datos, el lanzamien-to y puesta en rbita, junto con losseguros y dems requisitos de unsatlite. Igualmente, se definirn lasactividades para la administracindel sistema y los datos.

Como estrategia de continuidad,se llevar a cabo el plan y las accio-nes necesarias para realizar los es-


24/176


tudios para la implementacin deun segundo satlite que pueda serconstruido o ensamblado al menosparcialmente en Colombia.

Prepararalpasparaladescarga,elprocesamiento y almacenamientode datos de sensores de radar pormedio de formacin y capacitacin,as como la adquisicin de esta tec-nologa en una segunda fase.

Comocomponentefundamentaldelsegmento en Tierra para la adminis-tracin de los datos, se fortalecerel Banco Nacional de Imgenes,BNI, mediante la adquisicin de tec-

nologa, infraestructura y formacintcnica del capital humano.

ii Plan de adquisicin dedatos de sensores remotoscomplementarios

Los requerimientos de datos de senso-res remotos de las entidades del passon amplios e incluyen adems de lasimgenes, datos de satlites atmosf-

ricos, variables oceanogrficas, datosde gravimetra, magnetometra y el usode otras tecnologas complementariascomo LIDAR y radar.

En este sentido, se estructurar un Planpara adquirir los datos complementa-rios en el que se establezcan los tiposde datos, la periodicidad y cubrimientorequeridos, y las fuentes de obtenciny financiacin. Parte de la estrategiaincluir el desarrollo de convenios decooperacin con Agencias Internacio-

nales y pases, para la adquisicin y/ointercambio de datos, as como la ad-quisicin y operacin de tecnologasaerotransportadas.

B. Incremento de la demandade datos de sensoresremotos por parte de lasentidades pblicas y privadas

del pas

Mediante esta lnea se busca incremen-tar la demanda de los datos de sensoresremotos en el pas con la premisa deque el aumento en la adquisicin de losdatos tendr como base mejorar el des-empeo de las funciones y la productivi-dad de las entidades pblicas y privadasde orden nacional, regional y local.

Sin embargo, los datos de los sensores

remotos no constituyen una herramien-ta para la toma de decisiones por smismos; es necesario procesar los datospara generar y analizar la informacinderivada en diferentes aplicaciones.De esta manera, una de las principa-les estrategias para lograr el aumentoen la demanda se centrar en impul-sar el desarrollo de la capacidad paratransformar la informacin espacial enproductos de alto valor agregado, ytransferirlos a distintos sectores de la

economa y de beneficio social.Para incrementar la capacidad del usode datos en las distintas aplicaciones,es necesario fomentar la investigacin yel desarrollo de capacidades en anlisise interpretacin de datos e imgenesde sensores remotos de acuerdo a lasnecesidades y condiciones propias deColombia. Igualmente importante, esla difusin y transferencia de conoci-mientos para facilitar el uso de los pro-ductos de los sensores remotos en las

entidades que son usuarias actuales opotenciales.

Para el logro de este objetivo se defi-ne una lnea de accin enfocada endos temas principales: i) la definicine implementacin de estrategias parapromover el uso de datos de sensoresremotos en aplicaciones de inters parala gestin y toma de decisiones en losdiferentes sectores del pas y ii) el es-


25/176

25


tablecimiento y fortalecimiento de laformacin en percepcin remota y pro-cesamiento de imgenes.

i. Definicin e implementacin deestrategias para promover el usode datos de sensores remotos enaplicacionesdeintersparalages-tin y toma de decisiones en los di-ferentes sectores del pas

Se implementarn acciones que pro-movern la investigacin, difusin ytransferencia de conocimientos en pro-cesamiento y aplicaciones de las tecno-logas de sensores remotos de maneraarticulada con la academia y las ins-

tituciones beneficiarias de todos lossectores del pas. Para el logro de esteobjetivo se desarrollarn las siguientestareas:

Consolidar y articular los gruposacadmicos de trabajo y de inves-tigacin dedicados al desarrollo deaplicaciones y uso de sensores re-motos.

Fomentarlainteraccinentrelosgru-

pos de trabajo con las instituciones yentidades pblicas y privadas para eldesarrollo de aplicaciones especficasde acuerdo a los requerimientos.

Incrementarloseventosdedifusinsobre el uso de los datos suminis-trados para las tecnologas de sen-sores remotos.

Desarrollar estrategias de coopera-cin con centros internacionales conel objetivo de intercambiar expe-

riencias y generar oportunidades detransferencia de conocimientos enel desarrollo de aplicaciones de losdatos de sensores remotos y en lasactividades de transformacin de losdatos de sensores remotos en herra-mientas para la toma de decisiones.

Promover acciones que faciliten elfortalecimiento y articulacin de lossistemas de informacin existentes(SIAC8, SIG-OT9, entre otros) y losque se desarrollen a futuro, que re-quieran el uso de datos de sensoresremotos generados por el ProgramaSatelital de Observacin de la Tierra.

ii. Establecimiento yfortalecimiento de programasde formacin en percepcinremota y procesamiento deimgenes

Adems de la oferta actual de pro-gramas que incluyen componentesen percepcin remota, se requiere laimplementacin de programas espe-cializados en sensores remotos y pro-cesamiento de imgenes, enfocados eninvestigacin, desarrollo y uso de apli-caciones de imgenes en temas clavesdel pas. Con este fin se propone:

Implementarprogramasdeposgra-do en temas relacionados con el de-

sarrollo cientfico y tecnolgico enel tema de Observacin de la Tierra

Desarrollar programas de capaci-tacin/actualizacin en los aspec-tos tcnicos y tecnolgicos dentrode las entidades que hacen uso dedatos de sensores remotos para latoma de decisiones y el desarrollode sus actividades.

Promover el fortalecimientode re-cursos tecnolgicos (hardware y

software) en las entidades del Esta-do con el fin de contar con los me-dios para el anlisis y posterior usode los datos de sensores remotos.

8 SIAC:SistemadeInformacinAmbientaldeColombia.Sitioweb:http://www.siac.gov.co/9 SIG-OT:SistemadeInformacinGeogrcaparalaPlaneacinyelOrdenamientoTerritorial.Sitioweb:http://sigotn.igac.gov.co/

sigotn/


26/176


C. Promover la investigaciny desarrollo de tecnologasde sensores remotos deObservacin de la Tierra

para que el pas logre lacapacidad de generar supropia informacin

Con el propsito de elevar el desarrollotecnolgico en el pas en el campo de lastecnologas de Observacin de la Tierrase realizarn como acciones centralesla implementacin de un Programa deInvestigacin en Desarrollo de Tecnolo-gas Satelitales para Observacin de laTierra y la definicin e implementacin

de estrategias para el fomento a la in-vestigacin y desarrollo de tecnologasde Observacin de la Tierra.

i. Implementacin de unPrograma de Investigacin enDesarrollo de Tecnologas paraObservacin de la Tierra

Aparte del proceso de puesta en rbita

de un Satlite Colombiano de Observa-cin de la Tierra, es necesario que enel pas se desarrollen las capacidadestecnolgicas, tcnicas y cientficas conmiras a la puesta en rbita de satlitesposteriores, que con base en la expe-riencia y el conocimiento adquirido,sean diseados y construidos en el pascon cooperacin internacional, con elfin de apoyar y fomentar la investiga-cin para convertir a Colombia en unpas ms competitivo en este sector.

Para ello se promover la investigacinen las reas referentes a los sistemasde control, comunicaciones, potenciay propulsin, la carga til y diseo dela rbita para satlites de Observacinde la Tierra. Lo anterior, incluir el for-talecimiento de la infraestructura tec-nolgica necesaria, la capacitacin yampliacin del personal investigador yel establecimiento de programas parael intercambio de expertos y realizacin

de misiones conjuntas con agencias es-paciales de otros pases.

Igualmente, se requerir la realizacinde un estudio para evaluar la factibilidaddel diseo y construccin en el pas desistemas satelitales con sensores activosu pticos, que asegure la continuidaddel Programa, mediante cooperacincon agencias espaciales internacionalesy la participacin de personal cientficonacional.

ii. Definicin e implementacinde estrategias para el fomentoa la investigacin y desarrollo

de tecnologas Satelitales deObservacin de la Tierra

Con el objetivo de impulsar la investiga-cin y el desarrollo en el campo de lastecnologas Satelitales de Observacinde la Tierra, se llevar a cabo un proce-so de articulacin entre las entidades atravs del cual se definan acciones quepermitan la gestin e implementacinde polticas de apoyo a la investigacin

en tecnologas de Observacin de laTierra.

Coordinadamente con las entidadesvinculadas al tema de observacin dela Tierra, as como a la investigacin,desarrollo e innovacin y tecnologasen el pas, la Comisin Colombiana delEspacio, CCE, a travs del IGAC o delrgano encargado de la implementa-cin del Programa Satelital Colombianode Observacin de la Tierra, definir yejecutar un plan que aborde estrate-

gias para: i) incrementar el apoyo a lainvestigacin, ii) i) establecer progra-mas de cooperacin nacional e interna-cional mediante la firma de convenioscon centros de investigacin y agenciasespaciales, iii) implementar programasde capacitacin de personal cientficoy tcnico, iv) fomentar la formacinprofesional en el exterior y v) promovermecanismos y eventos para la difusin yla transferencia de conocimientos sobre


27/176

27


desarrollo de tecnologas para observa-cin de la Tierra.

Asimismo, a travs de un trabajo con-junto con Colciencias y con las univer-sidades e instituciones acadmicas, sedisear e implementar un plan quecontenga estrategias para impulsar lacreacin y el fortalecimiento de gruposy centros de investigacin enfocados aldesarrollo de tecnologas de sensoresremotos y a la puesta en rbita de sa-tlites de observacin de la Tierra, ascomo la conformacin de sociedadeso asociaciones de profesionales espe-cializados en el rea. El plan debercontemplar igualmente la creacin de

programas de formacin sobre tecnolo-ga aeroespacial para observacin de laTierra, tanto a nivel de pregrado comoposgrado, y la implementacin de pro-gramas de fomento y sensibilizacin eninvestigacin en estos temas en centrosde enseanza bsica y media.

D. Fortalecimiento de laestructura del ProgramaSatelital con la inclusin

deungrupoenGestinyAseguramiento de la Calidaden temas de tecnologa ydesarrollo de capacidadesen aprovechamiento dedatos de sensores remotos yaplicaciones de observacinde la Tierra

En el uso de los datos de sensores re-motos es necesario tener en cuenta queuno de los objetivos de la implemen-

tacin de un Programa Satelital es lacontribucin al desarrollo econmicoy social del pas. Para ello se requierede la disponibilidad de series de datosconsistentes y la implementacin demetodologas innovadoras en el usode las tecnologas de observacin de laTierra.

Para el aseguramiento de la consisten-cia de los datos y su efectividad para la

toma de decisiones, es preciso investigare implementar estndares, en el marcodel Programa Satelital, en el uso de losdatos, el procesamiento, la validacin yel aseguramiento de la calidad de losproductos derivados de los sensores re-motos. Actualmente, los pases con unavanzado desarrollo de la industria dela geomtica, incluyen la investigacinen mtodos de validacin y estandari-zacin como parte de sus programas deinnovacin, con el fin de aprovechar lascapacidades de los sensores remotos ylas tecnologas satelitales, dando lugara productos que los usuarios estn dis-puestos a adoptar.

En este sentido se adelantarn las si-guientes acciones:

Implementar un sistema de gestin dela calidad que permita el desarrollo p-timo del Programa Satelital Colombianoa nivel tcnico, administrativo, financie-ro y legal.

El fortalecimiento, desarrollo y la im-plementacin de estndares de cali-dad para la investigacin, desarrollo y

apropiacin de tecnologa satelital, ascomo el procesamiento de imgenes desensores remotos.

6. Conclusiones

La implementacin del Programa Sa-telital Colombiano de Observacin dela Tierra en el marco de la ComisinColombiana del Espacio, CCE, se cons-tituye en una estrategia de innovacin

y desarrollo tecnolgico cuya finalidades garantizar que las instituciones y losusuarios cuenten con datos e imgenesactualizadas de todo el territorio nacio-nal, con el fin de que se optimicen lastareas de monitoreo, control y gestinde los recursos del pas, incluso sobrezonas con difcil acceso por condicionesnaturales o de orden pblico.


28/176


Es fundamental tener en cuenta que elPrograma Satelital Colombiano de Ob-servacin de la Tierra debe ser conside-rado un proyecto de inversin social yque en este sentido, lo ms importanteson los impactos a escala econmica

y social generados por su desarrollo,impactos que estn asociados especial-mente a las transformaciones que suconsolidacin propiciar y a la genera-cin de una capacidad tecnolgica y lainsercin del pas en las tecnologas depunta.


29/176

29


Referencias bibliogrficas

ARIAS L. El Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, IGAC, y su gestin como entidad lder deAmrica en la construccin de Infraestructuras de Datos Espaciales, IDE, InstitutoGeogrfico Agustn Codazzi, IGAC, 2001.

PRESIDENCIA DE LA REPUBLICA. Visin Colombia 2019 II Centenario. Resumen Ejecutivo,2005.

EUROCONSULT. World Satellite Based Earth Observation. Market prospects to 2017. A Eurocon-sult Reseach Report. Steve Bochinger (Ed). Pars, 2008.

GMEZ, I., ARIAS L. The Evolution of the National Spatial Data Infrastructure in Colombia:A High Level Strategy to Support Policy Formulation and Spatial Information

Management in the Context of the Colombian Space Commission. Consultado26 de marzo 2009. [En lnea] ). [Consultado en diciembre de 2008].

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGAC, Requerimientos, necesidades y prioridadesde los usuarios de la informacin generada por sensores remotos. Proyecto Sate-lital Colombiano de Observacin de la Tierra. Documento tcnico, 2008.

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGAC, Resultados y anlisis preliminares de la en-cuesta Uso imgenes satelitales y cartografa alternativa en el estado colombia-no. Documento tcnico, 2003.

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGAC, Revista Anlisis Geogrficos nro. 35: MarcoRegulatorio y Proyeccin de la Tecnologa Espacial en Colombia. Instituto Geogr-fico Agustn Codazzi, IGAC, Edicin Especial Comisin Colombiana del Espacio,2007.

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGAC, Revista Anlisis Geogrficos nro. 40: SatliteColombiano de Observacin de la Tierra. Instituto Geogrfico Agustn Codazzi,IGAC, Edicin Especial Comisin Colombiana del Espacio, CCE, 2009.

INSTITUTO GEOGRFICO AGUSTN CODAZZI, IGAC, Revista Anlisis Geogrficos nro. 41: Linea-mientos de Poltica Nacional de Informacin Geogrfica y Consolidacin de laInfraestructura Colombiana de Datos Espaciales, ICDE, Edicin Especial ComisinColombiana del Espacio, 2009.

SELPER CAPTULO COLOMBIA. Anlisis de factibilidad de las alternativas existentes para laobtencin de imgenes de satlite en Colombia. Informe Final. Documento Tc-nico. Proyecto Mejora de los Sistemas Cartogrficos en el Territorio Colombiano -Unin Europea, Agencia Colombiana de Cooperacin Internacional ACCI, IGAC,CEE, 2004.

WILLIAMSON, R., et al. The socioeconomic benefits of Earth science and applications research:reducing the risks and costs of natural disasters in the USA. Space Policy Institute,George Washington University, Washington DC. Space policy, 18:57-65, 2002.


30/176

2Consideracionesenlaselecciondeimgenessatelitales para los estudios ambientales


31/176

31

Consideracionesenlaseleccindeimgenessatelitalesparalosestudiosambientales

AbstractSatellite imagery are a knowledge and informationsource for environmental applications, they offeradvantages for administration plans, resource ma-nagement, and mitigation plans implementation.In Colombia the remote sensing products use hasbeen growing in a significant magnitude and it has

become a challenge to implement support integersystems for taking operative and suitable decisionsfor environmental management. In the present pa-per, we present a classification of the remote sen-sors used at present for earth observation, satelliteimagery main characteristics, processing levels, andprincipal characteristics of the Satellite Programs forearth observation.

Key words:Remote sensing, satellite imagery, Earth observation.

ResumenLas imgenes satelitales son una fuente de informa-cin y conocimiento para aplicaciones ambientales,lo cual ofrece ventajas para ejecucin de planes demanejo, gestin de recursos y planes de mitigacinentre otros. En Colombia el uso de productos de sen-sores remotos ha crecido en forma significativa, y es

un reto implementar sistemas integrados de soportepara toma de decisiones operativas y eficientes paragestin del medio ambiente. En el siguiente artculose presenta una clasificacin de los tipos de senso-res utilizados en la actualidad para observacin dela Tierra, principales caractersticas de las imgenessatelitales, niveles de procesamiento de imgenes sa-telitales y caractersticas principales de los programassatelitales de observacin de la Tierra.

Palabras clave:Sensores remotos, imgenes satelitales, observacin

de la Tierra

1 IngenieraForestal.InstitutoGeogrcoAgustnCodazzi,IGAC,CentrodeInvestigacinyDesarrolloenInformacinGeogrca,CIAF,CoordinadoraGrupodePercepcinRemotayAplicacionesGeogrca.Correoelectrnico:[email protected]

Consideracionesenlaseleccindeimgenes

satelitales para los estudios ambientales

Considerations to satellite imagery selection in environmentalstudies

Elena Posada1


32/176

32 Anlisis Geogrficos N 44

Introduccin

En el presente una gran variedad desensores remotos se encuentra en elespacio originando en tiempo real losenormes volmenes de Datos de mane-ra multiespacial, multiespectral y mul-

titemporal. Las imgenes satelitales sehan convertido en una fuente valiosade informacin y conocimiento paranumerosas aplicaciones como la carto-grafa, inventario de recursos naturales,planificacin urbana y rural, monitoreoy gestin del medio ambiente, agricul-tura, infraestructuras, obras civiles, ex-ploraciones mineras, respuestas rpidasa desastres, operaciones militares, en-tre muchas otras. Esto ofrece ventajasextraordinarias en la realizacin de pla-

nes de mitigacin y prevencin de de-sastres naturales, en la programacinde proyectos de obras de ingeniera y

en la planeacin racional del desarrollointegral de una zona, regin o pas.

El suministro y anlisis constantes dedatos satelitales de alta calidad sobrelas diversas variables ambientales y suposterior utilizacin sustentan amplias

experiencias internacionales. En Colom-bia, el uso de sensores remotos presentaimportantes ndices de crecimiento loscuales estn asociados en gran medidaa una concientizacin nacional sobrelas facilidades y la oportunidad de mo-nitorear continuamente el medio am-biente y estudiar los recursos naturalesmediante la apropiacin de informacinque suministran los programas sateli-tales. Un reto grande para el pas seencuentra en lograr la implementacin

de los sistemas integrados de soportede decisiones operativas, eficientes yeficaces a partir de los productos delos sensores remotos para proveer a lasociedad colombiana de la informacinoportuna sobre su medio ambiente ysus recursos naturales (figura 1).

1. Clasificacin de sensoresremotos para observacin

de la TierraLa adquisicin de imgenes de la su-perficie terrestre es posible gracias a laspropiedades especficas que poseen losobjetos de absorber, reflejar y emitir laradiacin en los diferentes rangos delespectro electromagntico, que para elcaso de sensores remotos de Observa-cin de la Tierra se ubica entre 0.4 m a 1metro. Los productos derivados corres-

Figura 1.Enfoque a Sistema

Integrado deSoporte deDecisiones.

Fuente:AdaptadodelaNASA,http://www.nasa.gov/


33/176

33


ponden a diferentes tipos de imgenes,entre los cuales se puede diferenciar lossiguientes: fotografas areas anlogas,imgenes ptico-electrnicas e imge-nes de radar. Cada objeto o superficieterrestre tiene una respuesta espectralparticular y emite radiaciones de dife-rente longitud de onda de tal formaque el registro de imgenes en variasbandas espectrales permite diferenciary clasificar la naturaleza de los objetosterrestres observados.

Segn la forma de grabar la radiacinlos sistemas de sensores pueden ser di-vididos en dos grupos:

1) Instantneas: graban una escenacompleta instantneamente, ejem-plo: cmaras fotogrficas anlogaso digitales.

2) Secuenciales: adquieren informa-cin lnea por lnea de la escena,ejemplo: barredores mecnicos, ba-rredores estticos, radares, lidares ysonares.

Segn el modo de recibir energa pro-

cedente de las diferentes coberturas seclasifica en pasivos que reciben energade un foco exterior a ellos; y activos, queemiten su propia energa (figura 2).

Los sensores pasivos captan la energaelectromagntica de coberturas terres-tres reflejada de los rayos solares, oemitida en virtud de su propia tempe-ratura. El procedimiento para recibir laradiacin se divide en sensores foto-grficos y ptico-electrnicos.

Los sensores fotogrficos estn con-formados por cmaras fotogrficastransportadas por plataformas areas oespaciales y su rango de accin se locali-za en el rango visible e infrarrojo cercano,entre 0,4 a 0.9 m. Basan su funcio-namiento en la impresin de un objetosobre las pelculas fotosensibles y con elapoyo de un sistema ptico se controla-ran las condiciones de exposicin.

Los sensores ptico-electrnicos son deigual forma sensores pasivos y trabajanen un rango ptico del espectro elec-tromagntico de 0.4 a 15 m, stoscombinan una ptica similar a la de fo-tografa, con un sistema de deteccinelectrnica. Con base al tipo de sistemade deteccin utilizada para captar infor-macin los sensores ptico-electrnicosse dividen en: barredores mecnicos,barredores estticos y cmaras digitalesde lnea y matriciales.

Los radares son sensores remotos acti-vos que trabajan en una regin del es-pectro electromagntico comprendidoentre 0,1m a 1m. El sistema de radar

produce su propia energa en forma deondas de radio desde un avin o satlitey las seales del retorno son registradaspor medio de una antena la cual ob-tiene imgenes de la superficie terrestrede da y noche en cualquier condicinatmosfrica. Las propiedades de la ra-diacin emitida se conocen exactamen-te, as como el tiempo que demora laonda en ir hasta el objeto y regresar,por consiguiente la distancia al objeto.El sistema registra la imagen del terreno

paralela a la lnea de vuelo y est ubi-cada hacia un lado o ambos lados delavin o plataforma satelital.

Figura 2.Tipos de sensores

segn suprocedimiento derecibir energa.

Fuente:ESA.http://www.eduspace.esa.int/


34/176


2. Principales caractersticasdeimgenessatelitales

Cualquier estudio realizado medianteuso de las imgenes de sensores re-motos requiere conocer los principa-les aspectos como: requerimientos delusuario, objetivos del estudio, disponi-bilidad de recursos y tiempo, escala delestudio, nivel de detalle y mtodos deprocesamiento. A partir del objetivo delestudio, nivel de detalle y la escala deli-mitadas por el usuario se selecciona eltipo de sensor y las imgenes a utilizar,as como la metodologa para extraer lainformacin temtica.

En el momento de seleccionar las imge-nes se procede a analizar las principalescaractersticas tcnicas de estas y espe-cficamente en cuanto a su resolucin.La resolucin de un sistema de sensor,como un trmino genrico, se relacionacon su habilidad para registrar y discri-minar la informacin de detalle en unaimagen y se subdivide en los cuatro pa-rmetros a saber: resolucin espacial,espectral, radiomtrica y temporal. Noexisten un solo programa satelital que

posea un factor mximo respecto aestos cuatro tipos de resolucin. Cadaprograma satelital y cada sensor estdiseado con un propsito especficoy orientado a cubrir las necesidades delos usuarios en diversos campos de es-tudios medio-ambientales. Para algunasaplicaciones es importante contar conimgenes de frecuencia temporal alta,mientras que resolucin espacial noresulta tan importante; de igual formapara otras aplicaciones se requiere unaalta resolucin espacial y la espectral o

temporal no es de gran importancia. Porconsiguiente, antes de decidir qu tipode imgenes se va a necesitar para unestudio especfico se debe tener claroqu significado tiene cada una de estossubtipos de resolucin.

Resolucin espacial

Se refiere a la unidad ms pequeaque se puede distinguirse sobre unaimagen. La resolucin espacial de unafotografa est determinada por lacantidad de pares de lneas blancas ynegras que se puede identificar en unmilmetro (pl/mm). Esta identificacinpuede ser visual o realizada por apara-tos denominados densitmetros, cuyatarea es identificar hasta qu puntola imagen obtenida mantiene los pa-trones regulares de transicin blancopara negro. Las pelculas fotogrficasposeen normalmente una resolucinespacial de 40 pl/mm. Para un vuelo en

la escala de 1:10.000, la resolucinespacial en el terreno sera igual a 0,25m (10.000mm/40=250 mm o 0.25m).

La resolucin espacial para los sensoresptico-electrnicos se mide por el IFOV(Instantaneous Field of View), medidaen radianes y corresponde a una obser-vacin del sensor en un instante de-terminado. En la prctica, cuando serefiere a la resolucin espacial esto serelaciona con el tamao del pxel (pic-

ture element), que es la mnima unidadde informacin incluida en la imagen oel espaciado provocado por la frecuen-cia de muestreo. Debido a la formaoblicua de toma de algunas imgenesel IFOV puede ser diferente al pxel; lamejor imagen del terreno ocurre cuan-do ambas medidas coinciden.

Al contar con el menor tamao del pxelse incrementa la resolucin espacial y laprobabilidad de identificacin de mayordetalle en las imgenes. Sin embargo,

se debe recordar que el aumento en laresolucin espacial conlleva a dismi-nucin del rea observada y aumentosignificativo de nmero de pxeles porimagen y as el incremento drstico deltamao del archivo digital. En la figu-ra 3 se da un ejemplo comparativo delefecto de resolucin espacial en dife-rentes imgenes satelitales en cuantoa nivel de detalle a observar y rea decubrimiento.

Figura 3.Ejemplo de la

resolucin espacialen diferentes

imgenes satelitales

a.LandsatTM30m

b.Spot510m

c.QuickBird1m


35/176

35


Resolucin espectral

La resolucin espectral se refiere alnmero y ancho de las bandas espec-trales que puede discriminar el sensor.Un sensor que puede registrar simult-neamente el comportamiento espectralde los objetos en distintas bandas delespectro facilita la interpretacin te-mtica. En la figura 4 se presenta lasimgenes de un cuerpo de agua y lavegetacin de humedal asociada a esteen el rango del espectro electromagn-tico de rojo e infrarrojo cercano.

Existen tres tipos de imgenes, segnsu sensibilidad a alguna porcin del

rango del espectro electromagnticocaptado: pancromticas, multiespec-trales e hiperespectrales.

Las imgenes pancromticas, captan unaextensa porcin de energa del espectroelectromagntico, que normalmenteagrupa el rango visible e infrarrojo cer-cano, comprendido entre 0,5 a 0,9 m,en una sola banda. Las imgenes pan-cromticas se representan comnmentelos tonos de blanco y negro.

Los sensores multiespectrales cuentancon un conjunto de imgenes registra-dos en los diferentes rangos del espec-tro que van del visible (0, 4 a 0,7 m) ainfrarrojo (0,9 a 12 m) y la amplitudde cada una de las bandas espectraleses mayor de 0,05 m o 50 nm. Lacombinacin de tres bandas multies-pectrales en 3 colores primarios (Rojo,Verde y Azul RGB), permite obtenermltiples combinaciones a color, facili-tando el estudio de diferentes objetos y

elementos de la superficie terrestre. Enla Tabla 1 se da un ejemplo de reso-lucin espectral del programa satelitalLandsat 7 (ETM+).

Las imgenes hiperespectrales cuentancon gran cantidad de bandas espectra-

les y se caracterizan por el ancho de susbandas que oscila alrededor de 10 na-nmetros. Por ejemplo, el Espectrme-tro Aerotransportado AVIRIS, registrala radiacin entre 0,4 a 2,5 m en unintervalo de 10 nm y genera 224 im-genes espectrales simultneamente. Enla figura 5 se presenta un ejemplo derespuestas espectrales de diferentes ti-pos de coberturas terrestres en funcinde sus propiedades particulares y su in-teraccin con la radiacin a largo delespectro de 0,4 a 2,5 m, generadas apartir del sensor AVIRIS.

Para tomar la decisin sobre qu tipode imgenes se va a necesitar en un es-

tudio especfico, se parte de objetivosplanteados. En un caso de estudio devegetacin es conveniente contar conun nmero suficiente de bandas espec-trales y los rangos de espectro apropia-dos. Para discriminar los diferentes tiposde vegetacin es importante contar conlas imgenes tomadas en el rango ver-de, rojo, Infrarrojo Cercano e InfrarrojoMedio; ya que estos son sensibles a laspropiedades inherentes a vegetacin ta-les como, color, estructura y contenido

de humedad, entre otros, requerimien-tos similares se presentan para estudiosde suelos. Para estudios geolgicos esimportante contar con imgenes toma-das en Infrarrojo medio, entre otras; yaque a mayor longitud de onda la expre-sin del relieve se atena.

Figura 4.Ejemplo delcomportamientoespectral de distintascoberturas terrestres enel rango del espectroelectromagntico de:

a.rojoe

b.infrarrojocercano,respectivamente.

Tabla 1.Resolucinespectral delprograma satelitalLandsat 7 (ETM+)Fuente:http://landsat.gsfc.nasa.gov/

Fuente:http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Intro/Part2_24.html

Figura 5.Ejemplo de respuestasespectrales dediferentes tipos decoberturas terrestres apartir del sensor AVIRIS.

Sensor Band1 Band2 Band3 Band4 Band5 Band6 Band7 Band8

ETM+ 0.45 - 0.52 0.53-0.61 0.63-0.69 0.78-0.90 1.55-1.75 10.4 - 12.5 2.09 - 2.35 2.52 - 2.90


36/176


En la figura 6 se presentan algunas op-ciones para tener en cuenta durante

seleccin de bandas espectrales, en lascuales se realzan mejor algunas carac-tersticas especificas de las diferentesvariables biofsicas en relacin con el

rango del espectro electromagnticoy en funcin de las bandas espectrales

del programa espacial LANDSAT 7.En la tabla 2 se presentan las sugeren-cias de orden general para:

Aplicacionespancromticas Aplicacionesmultiespectrales

Localizar,identicarymedirlosobjetosyelemen-tosterrestresenbasedesuaparienciamorfolgi -ca: forma, tamao, color, orientacin.

Identicarymapearelementosurbanos:edicios,casas,infraestructura,etc.

Actualizarlosmapas. Delinearlimitestierra/agua.

Identicar y cuanticar reasde crecimiento ur-bano.

Generarmodelosdigitalesdelterrenoconaltaex-actitud.

Clasicacin detallada de cobertura y uso de laTierra.

Localizar, diferenciar e identicar elementos desuperciesporlascaractersticasmenosevident -es:composicinmineral,niveldehumedad,tiposdeespeciesdevegetacin,contenidodeclorola,propiedadesqumicas.

Detectarelstressenvegetacinycultivos.

Delinear y medir cambios en ambientes natu-rales.

Diferenciartiposderocasydesuelosporsucom-posicinyconsolidacindelinearhumedales.

Estimar profundidad de aguas de zonascosteras.

ClasicarcoberturayusodelaTierraanivelge-neral.

Figura 6.Sensibilidad de

variables biofsicasen relacin

con el espectrolas principales

aplicaciones delas imgenes

pancromticasmultiespectrales

Electromagntico.

Tabla 2.Principales

aplicaciones delas imgenes

pancromticasmultiespectrales.

Fuente:SPOTimage.com


37/176

37


Resolucinradiomtrica

Este parmetro indica la capacidad delsensor para detectar variaciones en laradiacin espectral que recibe. Para fo-tografas areas y otras imgenes enformato anlogo, los niveles de grisestn considerados como la resolucinradiomtrica. Las imgenes ptico-elec-trnicas, en formato digital, se identifi-can por el rango de valores que codificael sensor y se expresa por el numero debits. El valor ms comn es de 8 bitspara sistemas pticos, correspondientea 256 niveles de tonalidad por pxel. Lossistemas de radar se caracterizan por te-ner 16 bits. Los ltimos programas sa-

telitales, como IKONOS y QUICK_BIRDcuentan con resolucin de 11 bits o 16bits. Al contar con mayor resolucin ra-diomtrica se logra detectar mayor de-talle de un objeto en relacin con susvecinos poco contrastantes y la imagense caracteriza por una mayor nitidez. Sinembargo, nuestros ojos presentan limi-taciones para diferenciar este enormenmero de niveles de tonos, inclusivelas pantallas del monitor actualmen-te estn diseadas solo para visualizar

imgenes en 8 bits. De esta manera esimportante hacer la inspeccin de nive-les digitales y no slo confiar en la apre-ciacin visual de la imagen estudiada.En la figura 7 se presenta un ejemplode imgenes con distinta resolucin ra-diomtrica.

Resolucin temporal

Resolucin temporal se refiere a la pe-riodicidad con la que el sensor adquie-

re imgenes de la misma porcin de lasuperficie terrestre en funcin de lascaractersticas orbitales de la platafor-ma del sensor. Las imgenes Landsatcuentan con la resolucin temporal de16 das, la temporalidad de las imge-nes Spot e Ikonos vara de 3 das has-ta varios meses en funcin de ngulode incidencia con que se toman estasimgenes y constelacin de satlitesexistentes. Tambin se debe tener en

Figura 7.Efectos dela resolucinradiomtrica en elnivel de detalle deuna imagen.

4bits

16bits

8bits

2bits


38/176


cuenta que las condiciones atmosfri-cas adversas limitan la disponibilidadde las imgenes ptico-electrnico enlas zonas tropicales.

En la figura 8 se presenta un mosai-co de la imagen Landsat TM donde sepuede observar la nubosidad prxima a100% sobre la Costa Pacfica de Colom-bia, acompaado del mapa de Nubosi-dad Media Anual para el pas.

E

Análisis Geográficos 44

Documents

Transcript of Análisis Geográficos 44