Conceptos Generales de Sensores Remotos

A: Fuente de energa, pasiva o activa B: Trayectoria y su interaccin con la atmsferaC: Incidencia en la superficie terrestre D: Satlite E: Ciclo de toma y descarga de datos F: Estacin terrena de preproceso G: Informacin al usuario

Captura datos de la superficie terrestre sin necesidad de contacto. Se transporta en diferentes plataformas, satelital, area o terrestre.

SENSOR REMOTO

La energa radiante se mueve a la velocidad de la luz y se propaga con un patrn armnico ondulatorio

Por otro lado la energa interacta con la materia comportndose comopartculas individuales o fotones, con propiedades: energa y momento.

Cuando la luz se refleja o refracta se comporta como onda.

Cuando un radimetro mide intensidad de la luz, los fotones (partculas) producen una seal elctrica proporcional al nmero de fotones.

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

La naturaleza ondulatoria de la luz se expresa en:

LongitudLongitud de de ondaonda (():): distancia entre picos sucesivos; 1m=1000nmFrecuenciaFrecuencia (v): (v): el nmero de picos por unidad de tiempo con respecto

a un punto fijo; Hz Hertz o GHz Giga HertzVelocidadVelocidad (c )(c ) : en m/s, la cual es una constante 3x108 m/s

Se relacionan con la siguiente ecuacin: c= c= *v*v


La energa de una longitud de onda, modelo fotn, o energa de radiacin se relaciona con la ecuacin:

Q=h*v o Q=h*c/

donde h=Constante de Planck, 6.626*10-34 J seg.De esta relacin vemos que la energa de un fotn es inversamente

proporcional a su longitud de onda, esto permite generalizar que a mayor menor es la energa involucrada.



Visible: (0.4 a 0.7 m)Azul: (0.4 a 0.5 m)

Verde: (0.5 a 0.6 m)

Rojo: (0.6 a 0.7 m)


Infrarrojo cercano: (0.7 a 1.3 m)


Infrarrojo medio: (1.3 a 8 m)swir: (1.3 a 2.5 m)


Infrarrojo trmico: (8 a 14 m)

La cantidad de energa es funcin de la temperatura, la ley de Stefan-Boltzmann (SB) describe esa situacin:

W=W=*T*T44

donde W es el total de energa radiante (watts/m2), es la constante de Stefan-Boltzmann (5.67*10-8 Wm-2K-4).

Es importante tener presente la potencia de la temperatura, la relacin de SB es vlidaslo para los denominados cuerpos negros, un cuerpo negro es un material ideal queabsorbe toda la energa incidente. Esto no existe en la realidad, el mximo de absorcin es 1. Para materiales reales la Emisividad es la relacin del flujo radiantedel material con respecto al cuerpo negro y depende de ..

Todo objeto a temperatura por encima del 0 absoluto (0oK o 273oC) emite energa. Adems del sol, todos los cuerpos son emisores.

PROCEDENCIA DE LA ENERGIA RADIANTE

La temperatura de un objetono slo determina la energairradiada, tambin controla mxima o mximo de energa. A mayor temperatura mayor energa radiante, esedesplazamiento a menores (>v) se conoce como:

Ley de corrimiento de Wien

max=A / T(rad), donde

A: constante 2897m oK

Trad: temperatura radiante en oK

PROCEDENCIA DE LA ENERGIA RADIANTE

Dispersin y Absorcin de la radiacin electromagntica realizada porpartculas atmosfricas. La Dispersin Rayleigh tiene influencia en longitudes de onda corta del visible (azul), se produce por partculasatmosfricas. La Dispersin Mie es causada por partculas de igualtamao a la longitud de onda de la radiacin, por ejemplo vapor de aguay polvo atmosfrico.

INTERACCIN DE LA ENERGA INCIDENTE Y REFLEJADA O EMITIDA CON LA

ATMSFERA

Longitudes de onda menores0.3m (UV) son practicamente absorbidas. El agua (H2O) e hidroxilo (HO) absorben radiacin en determinadas las masimportantes 1.4, 1.9, 3.1 y 6.2m.

INFLUENCIA DE LA ATMSFERA O ABSORCIN ATMOSFRICA EN

DETERMINADAS LONGITUDES DE ONDA

Otros gases como CO2 y O3+tambin absorben radiacin, poresta razn los sensores remotos se limitan a las regiones con altatransmitancia, a esas regiones se lasdenomina ventanas atmosfricas

INFLUENCIA DE LA ATMSFERA O ABSORCIN ATMOSFRICA EN

DETERMINADAS LONGITUDES DE ONDA

1.1. TransmisiTransmisinn, a travs de un medio a otro.

2.2. AbsorciAbsorcinn, por la materiay generacin de calor.

3.3. EmisiEmisinn, de la energaabsorbida.

4.4. DispersiDispersinn, la radiacines reflejada en todasdirecciones

5.5. ReflexiReflexinn, especular parasuperficies lisas.Ensuperficies rugosasreflectores difusos o Lambertianos

INTERACCIN DE LA ENERGA INCIDENTE CON LA SUPERFICIE TERRESTRE

INTERACCIN DE LA ENERGA INCIDENTE CON LA SUPERFICIE TERRESTRE

Orbita Geoestacionaria Orbita Helio-sincrnica

TIPOS DE SATELITES

Observan siempre la misma regin de latierra.Altura de la rbita: del orden de los 36.000 Km.Perodo de la orbita: 24 hs.Ejemplos: METEOSAT, GEOS.

Asegura cobertura total de la superficie terrestre y las mismas condiciones de iluminacion solar para la misma zona.

Ejemplos: LANDSAT, SPOT, NOAA, ASTER

SWATH o BARRIDO

Nodo Ascendente y Descendente

nodo ascendente

nododescendente

TIPOS DE SATELITES

Orbita Helio-sincrnica, altitud alrededor de 800km

Para compensar los efectos de la rotacin de la Tierra la inclinacin de la rbita del satlite es hacia el oeste. El nodo descendente es siempre sobre

la cara iluminada.

Todas las escenas son observadas a igual hora local.

La iluminacin del sol vara con las estaciones debido a la inclinacin del eje terrestre.

Los satlites con mdulos termales y radar toman datos tanto en la rbitadescendente como en la ascendente (da y noche).

GLOSARIOGLOSARIOApogeoApogeo:: Punto mas alejado de la Tierra.

PerigeoPerigeo:: Punto mas cercano a la Tierra.

InclinaciInclinacinn:: Angulo que el satlite forma con el ecuador en nodo ascendente (ej. 90o significa rbita polar).

PerPerodoodo:: Tiempo en completar una rbita.

SENSORES PASIVOS vs ACTIVOS

Sensores activos poseen- fuente propia de energia- pueden operar en la noche- pueden penetrar nubes

LIDAR, RADAR

Sensores pasivos registran Luz reflejada- Emisin termal (TIR)

SENSORES, TIPOS DE SCANNERS

CrossCross--track scanners (whiskbroom)track scanners (whiskbroom) MECANICOventaja: un sensor por cada banda, facil calibraciondesventaja: el espejo mvil falla, baja resolucin.

Ejemplo: LANDSAT (MSS, TM, ETM) y NOAA (AVHRR)ASTER TIR

Whiskbroom Sensors LANDSAT (NASA)

Thematic Mapper (TM); LANDSAT 4-5 7 8-bit bands: 0.45-0.52 m (blue); 0.52-0.60 m

(green); 0.63-0.69 m (red); 0.76-0.90 m (NIR); 1.55-1.75 m (Mid IR); 10.4-12.5 m (TIR); 2.08-2.35 m (Mid IR)

IFOV 30 x 30m (bands 1-5 and 7), 120 x 120m (band 6); swath width 185 km.

Images the earth once every 16 days; 1982 to present Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+); LANDSAT 6-7

8 8-bit bands: bands 1-7 are the same as TM; additional panchromatic band 8, 0.52-0.90 m

IFOV 30 x 30m (bands 1-5 and 7), 60 x 60m (band 6), 15 x 15m (band 8); swath width 185 km.

Images the earth once every 16 days; 1999 to present

Whiskbroom SensorsNOAA-AVHRR:1. 0.58 - 0.68 m Altitude: 830 k2. 0.72 - 1.10 m Orbit incl.: 98.93. 3.55 - 3.93 m Repeat time: 1 day4. 10.5 - 11.5 m IFOV: 1.1 k5. 11.5 - 12.5 m

EOS TerraASTER

z5 TIR

z90 x 90m (TIR); swath width 60 km.

SENSORES, TIPOS DE SCANNERS

Along-track scanners (pushbroom) ELECTRONICOventaja: no hay partes mviles, mayor resolucindesventaja: muchos sensores, dificil calibracin

Pushbroom Sensors

SPOT XS and SPOT PAN:

Multi-spectral mode (XS):

1. 0.50 - 0.59 m Altitude: 832 k

2. 0.61 - 0.68 m Inclination: 98.7

3. 0.79 - 0.89 m Pixelsize:

Panchromatic mode (PAN): Pan-mode: 10 m

0.51- 0.73 m XS-mode: 20 m

Pushbroom Sensors EOS Terra

ASTER 14 8-bit (VNIR and SWIR), 12-bit (TIR) bands: 3 VNIR (1

NIR off-nadir); 6 SWIR; 5 TIR IFOV 15 x 15m (VNIR), 30 x 30m (SWIR), 90 x 90m (TIR);

swath width 60 km. MISR

4 VNIR bands at 9 different angles IFOV 275 x 275 m to 1.1 x 1.1 km (depending on view

angle); swath width 360 km. 9 day global coverage; 1999 to present

Pushbroom Sensors

IKONOS (panchromatic and multi-spectral mode): IKONOS- Panchromatic: Spatial Resolution: 1. 450 900 nm 1 by 1 meter Ikonos XS: 4 by 4 meter 1. 450 520 nm (Blue) 2. 520 600 nm (Green) 3. 630 690 nm (Red) Altitude: 681

km 1. 760 900 nm (NIR) Swath: 11 km

Caractersticas de las imgenes satelitales

Las principales caracterLas principales caractersticas de las imsticas de las imgenes satelitales son:genes satelitales son:

ResoluciResolucin espacialn espacial

ResoluciResolucin espectraln espectral

ResoluciResolucin n radiomradiomtricatrica

ResoluciResolucin temporaln temporal

La elecciLa eleccin del tipo de imagen a utilizar estarn del tipo de imagen a utilizar estarcondicionada al tipo de estudio a realizarcondicionada al tipo de estudio a realizar



Medida de la separacin angular o lineal mas pequea entre dos objetos que pueda ser resuelta por el sensor.

Determinado por: D = HD = H*IFOV*IFOV

IFOV: Instantaneous Field Of ViewIFOV: Instantaneous Field Of View

HH: : AlturaAltura de la de la rbitarbita

La La AlturaAltura de la de la rbitarbita y el IFOV son y el IFOV son constantesconstantes, de , de maneramaneraqueque la la resoluciresolucinn espacialespacial no no varvaraa..

ObjectiveDetector

Cone of light

Angle = IFOV

D

H



Tamao del pxel en el terreno.

1.1 Km.. NOAA (AVHRR)

5 Km.. Meteosat (VISSR)

30 m. ERS (AMI)

10 m. Spot (HRV pan)

15 m. Landsat 7 (ETM pan)

0.82 m. Ikonos

15/30/90 m. ASTER



Regla general: la resolucinespacial debe ser menor a la mitad de tamao del objeto de inters mas pequeo.



Nmero, y ancho de las bandas espectrales que contiene un sensor.

Banda: es una regin del espectro electromagntico en la que los detectores captan informacin.

SPOT 3 bandas

NOAA 5 bandas

Landsat 7 bandas

Orbview >200 bandas

ASTER 14 bandas



ASTER


ResoluciResolucin n radiomradiomtricatrica

Indica la capacidad del sensor para discriminar niveles de radiancia.

11 bits (2048) Ikonos

7 bits (128) Landsat (MSS)

10 bits (1024) NOAA

8 bits (256) Landsat TM

8 bits (256) ASTER VNIR / SWIR

12 bits (4096) ASTER TIR


ResoluciResolucin temporaln temporal

Define la frecuencia con que un satlite puede obtener imgenes de un rea en particular

Meteosat: 30 minutos

LANDSAT: 16 das.

NOAA: 12 horas

ASTER: 16 das

Imagen landsat 7 ETM, bandas 4,3,2 (R,G,B) Resolucin espacial: 30 mts.

Resolucin espacial: LANDSAT vs. ASTER

Imagen ASTER, bandas 3,2,1 (R,G,B)

Resolucin espacial: 15 mts.

DN (DIGITAL NUMBER)

72808492979485787581

72707478859397888179

71616770768290979387

727479777579798910396

4459778785848897110105

563951839195101100104104

7558435684106106938693

78797541406587867988

78828672453244698280

85858684775938457779

87918881858464415370Digital Number (DN) El rango de valores va a depender de la resolucin radiomtrica de la imgen.

Mas tpico 28 = 256 niveles

REALCE RADIOMTRICO

Original

Contraste

lineal

COMPOSICION COLOR DE BANDAS

Se asignan las bandas a los canales del Rojo, Verde y Azul.

Deben tener la misma resolucin espacial.

BANDAS 5,3,1 (R,G,B)

RGB 3,2,1

G B

R

C

MYW

B3 B2 B1

Cian B A A

Amarillo A A B

Magenta A B A

Significado de los colores

OPERACIONES ARITMETICAS

AdiciAdicinn: : Indices.

SustracciSustraccinn: : Indices, deteccin de cambios.

DivisiDivisinn (Ratios): (Ratios): Indices, cociente de bandas.

MultiplicaciMultiplicacinn: : Indices.

Mosaico de imagenASTER combinacionde bandas 5,3,1 (R,G,B)

Mosaico de imagenASTER combinacionDe cocientes de bandas(4/5)/(3/2),/4/6)/(3/2),(4/7)/(3/2)(R,G,B)

Mosaico de imagenASTER combinacionDe cocientes de bandas(4/5)/(3/2),/4/6)/(3/2),(4/7)/(3/2)(R,G,B)

R G B 3 2 1

Cociente 3/2

NVDI(banda 3 banda 2 / (banda 3 + banda 2)

ASTER 3,2,1 cociente 2/1

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