8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Programa de nivelación en teledetección
Introducción a la teledetección
ópticaptica
Carlos Pinilla Ruiz
UNIVERSIDAD DE J AÉNDepartamento de I ngeniería Cartográfica
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Introducción
La teledetección.
e a me an e o servac n e un con un o ecaracterísticas de un objeto sin mediar contacto físico.
Sólo midiendo las perturbaciones que el objeto induce en su
t i c a
entorno:
Electromagnéticas.
c c i ó n ó
.
Objetivo:
t e l e d e t .
Revisar las técnicas de tratamiento propias.
Describir los sistemas más extendidos de teledetección
c c i ó n a l
.
Enumerar las aplicaciones más generalizadas, especialmentelas orientadas al control medioambiental.
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Sumario
Introducción.
Fundamentos sicos.
Resolución de los sensores.
t i c a
La imagen digital.
Sensores.
c c i ó n ó
Resolución
FundamentosCorrecciones
Correcciones.
Procesamiento digital.
t e l e d e t AplicacionesIntroducción
Misiones
Misiones.
Aplicaciones.
c c i ó n a l
.
La
imagen
Sensores
Procesamiento
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Introducción
La teledetección como conjunto de ciencias:
Ingeniería Electrónica y de Telecomunicaciones: diseño.
Aeronáutica: puesta en órbita.
t i c a
Diversas Ingenierías y Ciencias: explotación de los datos.
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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Sistema de teledetección
t i c a
c c i ó n ó
t
e l e d e t
c c i ó n a l
.
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Sistema de teledetección
Datos Brutos AlmacenamientoRecepción
t i c a
c c i ó n ó
Fotointerpretación
t
e l e d e t
c c i ó n a l
.
Tratamiento
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t i c a
c c i ó n ó
t
e l e d e t
c c i ó n a l
.
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La detección a distancia
La onda electromagnética
t i c a
c c i ó n
ó
t
e l e d e t
c c i ó n a l
.
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El espectro electromagnético
Ventanas de observación.
Manifestación del fenómeno.
t i c a
c c i ó n
ó
t
e l e d e t
c c i ó n a l
.
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fuentes de radiación
Energía radiante:
es a energ a ranspor a a por una on a e ec romagn ca.
Radiación:
t i c a
.
La energía electromagnética no se crea:
c c i ó n
ó
energía.
Coherencia de la radiación:
t
e l e d e t
ancho de banda de la emisión.
c c i ó n a l
.
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generación de la radiación
Ondas de radio:
generadas mediante osciladores, en los cuales se hacen circularcorrientes eléctricas por oscilación periódica de cargas.
Microondas:
t i c a
se generan en el interior de tubos electrónicos mediante la interacciónde la energía transportada en chorros de electrones con diversos
c c i ó n
ó.
Ultravioleta (UV), Visible (VIS) e Infrarroja (IR):
t
e l e d e t .
Energía térmica:
c c i ó n a l
.
.
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el cuerpo negro
Cualquier cuerpo a una cierta temperatura emite.
El cuerpo negro es un emisor y receptor de energíaerfecto.
t i c a
La energía radiante emitida desde el cuerpo negropor unidad de superficie, en la unidad de tiempo y
c c i ó n
ó u v u ,a cero para longitudes de onda muy cortas y muylargas, y presenta un sólo máximo a una longitud de
t e l e d e t on a que epen e e a empera ura.
c c i ó n a l
.
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el cuerpo negro
t i c a
c c i ó n
ó
r yo incid ente
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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la ley de Stefan-Boltzmann
Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética por elhecho de estar a una temperatura distinta de cero.
La radiación emitida por unidad de área y por unidad de tiempoes proporcional a la cuarta potencia de la temperatura
absoluta:
t i c a 4T E σ=
c c i ó n
ó
σ es la constante de Stefan-Boltzmann:
t e l e d e t , · - w·m- · -
c c i ó n a l
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ley de radiación de Planck
Energía radiada en una longitud de ondaλ
desde un
t i c a ( )
1
185 −λ
π=
λλ kT hcT , e
ch E
c c i ó n
ó
k es la constante de Boltzmann: 1,38054±0,00006·10-16 erg·K-1.
t e l e d e t es a constante e anc , · - ·s .
c c i ó n a l
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ley de desplazamiento de Wien
La longitud de onda para la cual es máxima la
proporcional a su temperatura absoluta:
t i c a
c c i ó n
ó
K 2898 mhc
t e l e d e t
( )K T kT ,mmax ==μ
c c i ó n a l
.
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ley de desplazamiento de Wien
espectro visible
109
m m )
2
6.000 K
4.000 K
radiación del cuerpo negro
a la temperatura del sol
107
108
m i t a n c i a ( w /
t i c a
3.000 K
2.000 K radiación del cuerpo negroa la temperatura de la Tierra10
5
106
c c i ó n
ó1.000 K
103
104
t e l e d e t
300 K
200 K 10
102
c c i ó n a l
.
0,2 1 2 5 10 20 50 1000,5
longitud de onda (mm)
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Las leyes de la radiación
Espectro visible
Radiación del cuerpo negroa la temperatura del Sol
Ley de Stefan-Boltzmann
t i c a
Radiación del cuerpo negroa la temperatura de la Tierra
c c i ó n
ó
t e l e d e t
Ley de desplazamiento de Wien
c c i ó n a l
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terminología radiométrica
Energía radiante Q:
es la energ a transportada por la onda electromagn tica. e mide enJulios (J).
Densidad de ener ía radiante W :
t i c a
es la cantidad de energía por unidad de volumen. Se mide en J·m-3.
c c i ó n
ó
Flu o radiante Φ :
W dV =
t e l e d e t
Es la energía radiada desde una superficie por unidad de tiempo. Semide en watios.
c c i ó n a l
.
dt
dQ=Φ
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terminología radiométrica
Densidad de flujo radiante:
es el flujo radiante interceptado por la unidad de superficieplana. Se mide en w·m-2.
t i c a
rra anc a es a ens a e u o ra an e cuan openetra en la superficie.
Emitancia M es la densidad de flu o cuando sale de la
c c i ó n
ó
superficie.
t e l e d e t
d
M , E
Φ
=
c c i ó n a l
.
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terminología radiométrica
Intensidad radiante I :
es el lujo radiante emitido desde una uente puntual por unidad deángulo sólido. Se mide en watios/estereorradián (w·sr -1).
t i c a Φ=
d I
c c i ó n
ó
Estereorradián: unidad de medida del án ulo sólido.
t e l e d e t
Es el sustendido por un sector esférico de 1 m2 de superficie, sobre una esfera de 1 m
de radio.
S = r 2
c c i ó n a l
.
r
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terminología radiométrica
Radiancia L :
es la intensidad radiante emitida desde una fuente superficialen una determinada dirección por unidad de área proyectada
er endicularmente a esa dirección. Se mide en w·sr -1·m-2.
t i c a
c c i ó n
ó
= cosdA L
t e l e d e t
siendo θ el ángulo formado por la normal a la superficie y ladirección considerada.
c c i ó n a l
.
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La radiancia
dI Flujo= cos
dA θ
norma a asuperficie
t i c a
Ωngu o s o
c c i ó n
ó siendo:
I = intensidad radiante(flujo por estereorradián)
t e l e d e t
Superfice radiante
Superficie proyectada
c c i ó n a l
.
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Geometría de la observación
k
n
t i c a s
i
c c i ó n
ó v
i
e
ακ
H
t e l e d e t
ϕκ
ξ σα
c c i ó n a l
.
j α
ω
κ ND
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tipos de superficie por el hábito reflectivo
Superficies lambertianas:
aquéllas cuya radiancia no depende de la dirección.
Superficies parcialmente lambertianas:
t i c a
aquéllas en las que la radiancia depende de la dirección deemisión.
c c i ó n
ó
Superficies especulares: emiten solamente en una dirección.
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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La conservación de la energía
Flujo: incidente, reflejado, absorbido, transmitido
i
t i c a
r
c c i ó n
ó
φe
t e l e d e t
a
t
a
t
c c i ó n a l
.
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la conservación de la energía
El flujo de energía Φi que incide en un objeto:
se refleja: Φr .
se absorbe: Φa.
t i c a
y o se ransm e: t .
it ar Φ=Φ+Φ+Φ
c c i ó n
ó
ΦΦΦ
t e l e d e t =
ΦΦΦ iii t ar Φ
Φ=τ
Φ
Φ=α
Φ
Φ=ρ
c c i ó n a l
.
1=τ+α+ρ reflectancia absorbancia transmitancia
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algunas particularidades
El cuerpo negro tiene una reflectancia y una.
En objetos suficientemente gruesos, la
t i c a
ransm anc a es poco s gn ca va.
Si la superficie receptora es oscura y rugosa, la
c c i ó n
ó re ec anc a ser muy peque a.
La reflectancia en el visible se conoce con el
t e l e d e t nom re e a e o.
c c i ó n a l
.
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tipos de reflexión
Si la superficie es suficientemente lisa en relación,
especular . Se cumplen las leyes de la reflexión.
t i c a
de dispersión depende de la rugosidad de lasuperficie:
c c i ó n
ó perfectamente difusa,
difusa
t e l e d e t pseu oespecu ar
especular
c c i ó n a l
.
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tipos de reflexión
θ θ
θ θ
t i c a especular pseudoespecular
c c i ó n
ó
t e l e d e t
θθ θθ
c c i ó n a l
.
difusa perfectamente difusa
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direccionalidad de la medida
Reflectancia hemisférica:
medida de la reflectancia desde toda el hemisferio superiora una determinada superficie.
t i c a
medida sólo desde una dirección preferida. Es la queefectúa el satélite.
c c i ó n
ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
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did d l di ió d l fl ió
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medida de la dispersión de la reflexión
Función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF):
de ine la proporci n de re lexi n en cada direcci n proyectada del rayoreflejado sobre el plano de la superficie, en función de la dirección de
incidencia:
t i c a ( )φ′θ′φθ
=′′ E , , , ,dL
c c i ó n
ó
θ = ángulo vertical del flujo incidente con la superficie.φθ ,dE
, , ,
r
t e l e d e t θ´= ángulo vertical del flujo emergente con la superficie.
φ = acimut de la proyección del flujo incidente sobre la superficie. φ´= acimut de la proyección del flujo reflejado sobre la superficie.
E = irradiancia.
c c i ó n a l
.
L = radiancia.
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BRDF
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BRDF
t i c a
Ra os refleados
c c i ó n
ó
φθ'φ'
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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i i id d
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emisividad
Los cuerpos reales difieren del cuerpo negro en su.
Emisividad espectral:
t i c a
razón entre la cantidad de energía emitida por un cuerpo y laemitida por el cuerpo negro, para cada longitud de onda ytem eratura.
c c i ó n
ó
( )λ=λε M
t e l e d e t
M (λ) emitancia radiante espectral del cuerpo en cuestión
n
c c i ó n a l
.
M n (λ) emitancia radiante espectral del cuerpo negro.
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ley de Kirchoff
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ley de Kirchoff
Siτ
= 0, el flujo no reflejado se absorbe y se transforma en calor.
⎪⎬
⎫
φ
φ=φ
d e
ea
dAd d =φ=φ
t i c a
⎭dA
===
c c i ó n
ó ara e cuerpo negro: nenani
d
t e l e d e t
ni M d =
φ
c c i ó n a l
.
ε=α
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clasificación de los cuerpos
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clasificación de los cuerpos
En función del valor de ε, los cuerpos se pueden
radiadores perfectos: ε(λ) = ε = 1. El cuerpo negro.
t i c a
cuerpos grises: 0 < ε (λ) < 1, con ε(λ) = cte.
reflectores perfectos: ε(λ) = ε = 0
c c i ó n
ó
1
cuerpo negroε
t e l e d e t
cuerpo gris
c c i ó n a l
. reflector perfecto
λ
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39λ
λ
clasificación de los cuerpos
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clasificación de los cuerpos
Radiador selectivo:
Su emisividad espectral es variable con la longitud de onda:
ε(λ) = f (λ)
t i c a
1
cuerpo negro
ε
c c i ó n
ó
cuerpo gris
t e l e d e t
reflector perfecto
radiador selectivo
c c i ó n a l
.
λ
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signatura espectral
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signatura espectral
Signatura o firma espectral:
representación gráfica del patrón de emisividad o dereflexión de una superficie en relación con la longitud de
onda.
t i c a La identificación de superficies por teledetección se
basa en esta ro iedad.
c c i ó n
ó
t e l e d e t
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t i c a
c c i ó n
ó
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diseño de los sensores
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diseño de los sensores
t i c a
c c i ó n
ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
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una variedad de satélites
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una variedad de satélites
Meteosat
NOAA
SeaWifs
Landsat
t i c a
QuickBird
SPOT
c c i ó n
ó ENVISAT
EOS
Etc…
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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requisitos del sistema
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requisitos del sistema
Percibir ligerísimos.
Identificar las superficies
y los fenómenos por su
t i c a
signatura espectral.
Estudiar pequeñas
c c i ó n
ó
grandes zonasgeográficas.
t e l e d e t
Montaje del explorador ‘Mars Climate’
Necesitar información conmucha frecuencia.
c c i ó n a l
.
Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I n
t r
o d u
C .
P i n i l l a
UNIVERSIDAD DE JAÉN
47
resoluciones
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
48/208
Radiométrica.
Espectral.
Es acial.
t i c a Temporal.
c c i ó n
ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I n
t r
o d u
C .
P i n i l l a
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48
resolución radiométrica
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
49/208
Resolución radiométrica:
capacidad del sensor para discriminar niveles de intensidad deradiancia espectral.
t i c a
n os s s emas ana g cos o ogra a , aresolución radiométrica viene determinada por el
c c i ó n
ó .
En los sistemas óptico-electrónicos, a cada celda se
t e l e d e t
cantidad de energía recibida.
c c i ó n a l
.
Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I n
t r
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C .
P i n i l l a
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49
resolución radiométrica
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
50/208
Rango de niveles digitales.
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
Imagen de 2 bits Imagen de 8 bits
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t r
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C .
P i n i l l a
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50
resolución espectral
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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p
Resolución espectral:
Capacidad del sensor para discriminar la radiancia detectadaen distintas longitudes de onda del espectro electromagnético.
t i c a
an a:
Intervalo de longitudes de onda explorados por el detector en cadacanal.
c c i ó n ó
La resolución espectral viene determinada por:
t e l e d e t .
Ancho de banda de cada canal.
c c i ó n a l
.
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C .
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51
resolución espectral
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Imágenes:
Pancrom ticas.
Multiespectrales.
t i c a
.
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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t r
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52
resolución espectral
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Número de canales.
Ancho de banda.
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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t r
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53
la adquisición de la imagen
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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El Campo de visión
IFOV
determina el tamaño de lacelda en el terreno.
t i c a
El campo de visión (FOV)corresponde a una línea deimagen.
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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54
imágenes IKONOS
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t i c a
c c i ó n ó
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resolución espacial
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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El tamaño menor objeto=
celda en terreno.
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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resolución espacial: interpolación
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60115
140 150
80 90
t i c a
80 61
2050
c c i ó n ó
20
LEYENDA
t e l e d e t 80
100
200
c c i ó n a l
.
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57
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tipos de órbitas
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t i c a
c c i ó n ó
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Órbita geoestacionaria Órbita polar
resolución temporal
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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capacidad de revisita de un punto.
t i c a
c c i ó n ó
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c c i ó n a l
.
Sucesivas trazas de SeaWIFS
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60
trazas
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Ascendentes y descendentes.
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
Movimiento orb ital del satélite Conjunto de trazas ascendentes y descendentes
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trazas
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La franja barrida: Swath.
t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
Dos trazas consecutivas Franja barrida
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mecanismo de adquisición
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c c i ó
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Modis
mecanismo de adquisición
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t i c a
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Terra
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…hasta poder confeccionar un mosaico completo.
t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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resolución temporal
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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En satélitesmeteoroló icos:
Hasta una imagen cada 15o 30 minutos.
t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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Secuencia de imágenes Meteosat
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
67/208
sistema
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
68/208
Definición:
Es una estructura, dispositivo, esquema o procedimiento,real oabstracto,
ue relaciona en un tiem o de referencia dado una entrada
t i c a
causa o estímulo de materia, energía o informacióny una salida, efecto o respuesta de información, energía omateria
c c i ó
n ó (Dooge, 1.973).
t e l e d e t
f f e e ((x,y,z,t x,y,z,t )) f f s s ((x,y,z,t x,y,z,t ))
c c i ó n a l
.
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componentes del sistema
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Un sistema S está constituido por tres componentes:
.
El operador o función de transferencia H .
La salida Y(t) .
X X ((t t )) Y Y (( ))
t i c a
La función de transferencia H , que contiene la caracterizaciónmatemática del proceso que relaciona la entrada con la salida, es la
ue transforma la entrada en salida uede considerarse como el
c c i ó
n ó
sistema mismo.
La relación existente entre la entrada y la salida puede expresarse
t e l e d e t
( ) ( )[ ]t X t Y H =
c c i ó n a l
.
que indica que Y(t) es la respuesta de H a X(t).
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sistemas lineales
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
70/208
Un sistema H es lineal si cumple las siguientes
Principio de proporcionalidad:
t i c a
s a a en ra a 1 a s s ema e correspon e a sa a 1, a en ra aC·X 1 producirá una salida C·Y 1, siendo C una constante.
Princi io de aditividad:
c c i ó
n ó
si dos entradas individuales X 1 y X 2 producen, respectivamente, dossalidas Y 1 e Y 2 , la entrada X 1+X 2 deberá producir la salida Y 1+Y 2 .
t e l e d e t
Combinando las dos:
H(C 1 X 1 +C 2 X 2 ) = C 1 H( X 1) + C 2 H( X 2 ) = C 1Y 1 +C 2 Y 2
c c i ó n a l
.
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sistemas de teledetección
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Los sistemas formadores de imágenes son
la magnitud de la salida no depende del tiempo sino sólo de la
t i c a
.
En la formación de imágenes de satélite:
c c i ó
n ó e sensor es e s s ema prop amen e c o.
entrada: radiancia de la escena.
t e l e d e t sa a: rra anc a so re e p ano oca .
c c i ó n a l
.
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la imagen digital
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
72/208
La imagen digital es un modelo digital de radiancias. Desde el punto de vista físico, la imagen es una distribución
bidimensional de energía electromagnética.
existe solamente cuando la superficie está iluminada por una fuente
radiante.
t i c a
Si se considera una fuente radiante, cuya distribuciónespectral de energía esté dada por una función c (λ), y se le
λ
c c i ó
n ó ace nc r so re una super c e e re ec anc a ρ λ , a
energía devuelta será:
t e l e d e t
( ) ( ) λλρ⋅λ∫λ d c
c c i ó n a l
.
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la imagen continua
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
73/208
La reflectancia tiene dependencia espacial:
cada punto ( x,y ) tiene una intensidad luminosa diferente.
Modelo matemático para la imagen monocroma fija:
t i c a ( ) z f x y= ,
c c i ó
n ó
usualmente 0 ≤ ≤ 1:
x y z , , ∈ ℜ
t e l e d e t
0 = negro
1 = blanco
c c i ó n a l
.
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la imagen continua
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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la imagen discreta
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
75/208
Una imagen discreta está formada por un conjunto,
el muestreo equiespaciado de una imagen continua.
t i c a
c z ,=
⎧ Ζ∈l c,
c c i ó
n ó
las coordenadas de los untos son discretas.⎩ ℜ∈ z
t e l e d e t
la luminancia varía de forma continua.
c c i ó n a l
.
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8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
76/208
t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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la imagen discreta y finita
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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Si las coordenadas (c,l ) cumplen:
0 ≤ c ≤ C -1
0 ≤ l ≤ L-1
t i c a
entonces la imagen es finita y está representada poruna matriz de dimensiones
c c i ó
n ó C x L co umnas x neas .
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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la imagen multiespectral
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
78/208
Si a cada posición (m,n) puede hacérsele,
éstos puede ser representado como un vector
vector de características :
t i c a
l c f z ,rr
=
c c i ó
n ó
( )⎟ ⎞⎜⎛ ⎟ ⎞⎜⎛ l c f z ,11
t e l e d e t
⎟⎟
⎜⎜
=⎟⎟
⎜⎜ l c z ,22
c c i ó n a l
.
( ) ⎠⎝ ⎠⎝ l c f z nn ,
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la imagen digital
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
79/208
Para poder ser procesada digitalmente, la
t i c a ( )l c f ND ,=
c c i ó
n ó Ζ∈l c ND ,,
t e l e d e t
y además:
120 −≤≤ k ND
c c i ó n a l
.
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Niveles digitales
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
80/208
t i c a
c c i ó
n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
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UNIVERSIDAD DE JAÉN80
la imagen multiespectral
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
81/208
Si la imagen es multiespectral:
t i c a
( )l c f ND ,r=→
r
c c i ó
n ó n
,...,, 21
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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82/208
formatos de grabación
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
83/208
Los ND de la imagen son almacenados en código binario.
Para codificar 256 valores diferentes para cada píxel senecesita 1 byte.
t i c a
Bandas secuenc iales (BSQ) : se completa cada banda píxel a píxel.
c c i ó
n ó
imagen saltando de una banda a otra hasta completarlas todas.
Bandas intercaladas por pixel (BIP) : graban los valores de cada
t e l e d e t .
c c i ó n a l
.
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UNIVERSIDAD DE JAÉN83
formatos de grabación
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
84/208
1 1 2 3 4 5 6 7 8324
celda
2
1
2
1 2 3 4 5 6 7 8
24
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
t i c a
1
2
48
LíneasBandas
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
c c i ó
n ó
BSQ
3
45
3
1 2 3 4 5 6 7 8
7 8
7 8
t e l e d e t
111112 121 122 211 212 221222 411 412 421422
111112 12112211212 22122211412
311312
BSQ
BIL
6
7
8 1
2
1 2 3 4 5 6 7 8
7 8
c c i ó n a l
.
111 211311411112212312412
BIP
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UNIVERSIDAD DE JAÉN84
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
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t i c a
c c i ó
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t e l e d e t
c c i ó n a l
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tipos de sensores pasivos
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
86/208
No escáneres. No formadores de imagen.
ra me ros e m croon as.
sensores magnéticos.
gravímetros.
espectrómetros de Fourier.
otros.
t i c a
Formadores de imagen
cámaras. monocromas. color natural infrarrojo.
c c i ó
n ó
. otras.
Escáneres
Formadores de imagen
escáner del lano ima en.
t e l e d e t cámaras de TV.
escáneres sólidos.
escáneres del plano objeto. escáneres óptico-mecánicos. radiómetros de microondas.
c c i ó n a l
.
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P i n i l l a
UNIVERSIDAD DE JAÉN86
radiómetros de microondas
Mid l i t id d di t d l it d d d
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
87/208
Miden la intensidad radiante de longitudes de ondacom rendidas entre 1 100 mm.
Pueden utilizarse en condiciones de nubosidad o falta deiluminación.
t i c a
La resolución de estos sistemas es directamente proporcionalal diámetro de apertura de la antena receptora e inversamenteproporcional a la longitud de la onda explorada.
c c i ó
n ó
Un uso específico en el que los radiómetros de microondas
han mostrado gran rendimiento es en campañas sobre laszonas polares, cuya alta reflectividad en el visible dificulta la
t e l e d e t observación en esta zona del espectro electromagnético.
c c i ó n a l
.
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forma de adquisición
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88/208
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
De barrido (escáneres) De empuje (push broom)
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UNIVERSIDAD DE JAÉN88
escáneres
E ploran la s perficie mediante el barrido de la escena gracias a n
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
89/208
Exploran la superficie mediante el barrido de la escena, gracias a unespejo basculante, cuyo eje de oscilación es paralelo a la trayectoriadel satélite portador.
Antes de ser registrada, la señal puede ser descompuestaópticamente en varias bandas espectrales, cada una de las cuales se
t i c a
env a a un e ec or para ormar una magen mu espec ra .
Si se conocen los parámetros de calibración del sensor y lascondiciones de adquisición, es posible transformar los niveles
c c i ó n ó g a es e a magen en va ores s cos e ra anc a.
Los valores numéricos son almacenados a bordo del satélite para suemisión posterior cuando entre en el cono de recepción de las
t e l e d e t ,
constelación de satélites repetidores.
c c i ó n a l
.
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P i n i l l a
UNIVERSIDAD DE JAÉN89
exploradores de empuje
Con la puesta en órbita del satélite SPOT se introdujo un nuevo
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
90/208
Con la puesta en órbita del satélite SPOT se introdujo un nuevosistema de exploración que prescinde del espejo oscilante.
Los detectores se disponen en líneas, de modo que abarquensimultáneamente todo el campo de visión. La línea de detectores seva excitando ordenadamente con el movimiento del satélite.
t i c a
En general, estos sistemas aumentan la resolución espacial delsensor, pues al eliminar partes móviles minimizan el error introducidopor la falta de sincronía entre el su movimiento y el de la plataforma.
c c i ó n ó
La captura de datos no se realiza píxel a píxel sino línea a línea.
Presentan el inconveniente de la dificultad de calibrar toda la cadenas
t e l e d e t
conversión de radiancia a nivel digital.
c c i ó n a l
.
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P i n i l l a
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tipos de sensores activos
No escáneres
8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1
91/208
No escáneres.
radiómetros de microondas.
altímetros de microondas.
t i c a
batímetros láser.
distanciómetros láser.
c c i ó n ó .
Formadores de imagen. escáneres del plano objeto.
t e l e d e t
rádar de apertura real.
rádar de apertura sintética (SAR).
escáneres del plano imagen.
‘ ’
c c i ó n a l
.
.
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C .
P i n i l l a
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rádar
Sistema activo que emite pulsos de energía electromagnética de longitud de
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92/208
Sistema activo que emite pulsos de energía electromagnética de longitud deonda comprendida entre 1 mm y 1 m y mide la radiación reflejada por la
.
El sistema consiste en un mecanismo generador de pulsos electromagnéticosque, por un lado controlan la emisión de energía desde el transmisor y, porotro accionan un mecanismo de re istro.
t i c a
La antena emite un pulso y recibe la respuesta del terreno. Un conmutadorelectrónico (duplicador) evita la interferencia entre ambos pulsos.
El rece tor es un am lificador de la señal ca tadas or la antena. El ulso
c c i ó n ó recibido es grabado para su procesamiento posterior en el segmento
terrestre de la misión.
En el rango espectral del radar no existe prácticamente ninguna banda de
t e l e d e t ,
las zonas cubiertas por masas nubosas.
Una modalidad muy utilizada de los sistemas de radar es el radar lateralaerotrans ortado, denominado SLAR Side Look in A i rbone Radar .
c c i ó n a l
.
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sar
La resolución acimutal de los radares es baja y se
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La resolución acimutal de los radares es baja, y se.
El radar de apertura sintética SAR (Synthetic
t i c a
per ure a ar es un s s ema orma or eimágenes que compone los pulsos emitidos hacia
c c i ó n ó
trayectoria, lo que permite emular (sintetizar) una
antena de mayor apertura.
t e l e d e t
c c i ó n a l
.
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lídar
El lídar (ligh detection and ranging) es un sistema
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El lídar (ligh detection and r anging) es un sistemaactivo primeramente destinado al estudio de la
,el ultravioleta y el infrarrojo próximo, mediante unemisor láser.
El efecto producido por la interacción atmosférica se
t i c a
que envía la señal al sistema de almacenamientopara su posterior estudio por ordenador.
Existen sistemas de lidar específicos para cada tipo
c c i ó n ó
,se puede caracterizar la composición en aerosolesde la atmósfera y la cantidad de contaminantes
sólidos, así como establecer medidas de latemperatura, humedad y presión del aire y una
t e l e d e t .
En los últimos años se desarrollan sistemas lídarpara la generación de modelos digitales de elevaciónde alta precisión.
c c i ó n a
l
.
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la adquisición de la imagen
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t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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La imagen adquirida
La imagen adquirida es la convolución de la imagen
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La imagen adquirida es la convolución de la imagen
t i c a
c c i ó n ó ( ) ( ) ( ) y , x f y , xh y , x g ⊗=
t e l e d e t
( ) ( ) y , x f PSF y , x g ⊗=
c c i ó n a
l
.
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t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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distorsiones de la imagen
Las imágenes orbitales no constituyen en sí una
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Las imágenes orbitales no constituyen en sí una.
Naturaleza de la proyección.
t i c a
Distorsiones sistemáticas y aleatorias:
por la localización de sus puntos.
c c i ó n ó
.
Las operaciones de corrección pretenden minimizar
t e l e d e t
El estudio detallado, el multitemporal o la fusióncon otras fuentes carto ráficas re uieren de
c c i ó n a
l
.
correcciones minuciosas.
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fuentes de distorsión
Oscilación de la plataforma.
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p
o ac n erres re.
Tiempo de barrido.
t i c a
. Curvatura de la Tierra.
c c i
ó n ó
.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de la plataforma.
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p
o ac n erres re.
Tiempo de barrido.
t i c a
. Curvatura de la Tierra. Aleteo Cabeceo Ladeo Variación dealtura Varia ción d e velocid ad
c c i
ó n ó
.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de lal t f
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lataforma.
Rotación terrestre.
Tiempo de barrido.
t i c a
Distorsión panorámica.
Curvatura de la Tierra.
c c i
ó n ó
Distorsiones radiométricas.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de la plataforma.
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o ac n erres re.
Tiempo de barrido.sentido del barrido
movimiento dela plataforma
resu ltan te
t i c a
. Curvatura de la Tierra.
c c i
ó n ó
.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de lalataforma
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lataforma.
Rotación terrestre.
Tiempo de barrido.
t i c a
Distorsión panorámica.
Curvatura de la Tierra.
c c i
ó n ó
Distorsiones
radiométricas.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de la plataforma.q
b
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b
o ac n erres re.
Tiempo de barrido. h
p
t i c a
. Curvatura de la Tierra.
p c
9 0 º - q - f
c c i ó n ó
.
r
t e l e d e t f
c c i ó n a
l
.
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fuentes de distorsión
Oscilación de la plataforma.
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o ac n erres re.
Tiempo de barrido.
t i c a
. Curvatura de la Tierra.
c c i ó n ó
.
Pérdida de líneas o celdas.
Bandeado.
t e l e d e t
Efecto atmosférico.
c c i ó n a
l
.
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Corrección geométrica
A la vista de lo anterior, se necesitan transformaciones querestauren la eometría real de la ima en Son las correcciones
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restauren la eometría real de la ima en. Son las correccionesgeométricas.
Si la imagen resultante está dotada de coordenadas absolutas
t i c a
,georreferenciada.
La corrección geométrica de la imagen es imprescindible para
c c i ó n ó po er superponer so re e a cua qu er n ormac n
cartográfica auxiliar o para hacer posible un estudio
multitemporal entre dos o más imágenes.
t e l e d e t
Procedimientos:
Aplicando modelos matemáticos basados en los parámetros orbitalesdel satélite.
c c i ó n a
l
.
Aplicando funciones de transformación entre las posiciones de unconjunto de puntos de control.
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transformaciones geométricas
Corrección geométrica.
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Georreferenciación.
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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corrección geométrica
⎪⎪⎫
= ∑∑=−
=
n
p
pn
q
q p
pq y xau0 0
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⎪⎪⎭
= ∑∑=
−
=
n
p
pn
q
q p
pq y xbu0 0
t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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Distorsiones debidas al relieve
Desplazamiento debido al relieve:
V
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h
hr r Δ
⋅=Δ
t i c a
r = distancia del punto al nadir.
Δr = fracción de esa distancia debida a la altura Δh del punto
h = altura del satélite.
h
c c i ó n ó
Δy
Δh
N La elevación de la celda fuera de la traza
ocasiona el desplazamiento de su
t e l e d e t
ΔhΔh
x
posición real.
En las imágenes de muy alta resolución,puede ser significativamente superior al
c c i ó n a
l
.
Δx r
Δr
.
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Reflectancia
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Relación lineal con el nivel digital de la celda.
=
t i c a
c c i ó n ó
Necesidad de la
normalización topográfica.
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
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Normalización topográfica
La radiancia real.
( )
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( ) ( )
( )q p R R
Rq p R R L L L
,
0,0,ˆˆ =τ=
t i c a
Varios métodos para estimar τ:
Normalización por el coseno del ángulo de incidencia solar:
c c i ó n ó
1ˆ =τ
t e l e d e t
Superficies de Minnaert.
c c i ó n a
l
.e
eik Lr cos
coscos2
10
π+= ( ) ( ) ( ) ei
ek k λλ=λτ coscos
cosˆ
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t i c a
c c i ó n ó
t e l e d e t
c c i ó n a
l
.
Programa nivelación en teledetección.
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realce
Dentro del realce de imágenes se reúnen diversas
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las imágenes para facilitar el análisis visual de lasmismas o erfeccionar l
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