Introducción a la Teledetección

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Introducción a la Teledetección

  1. 1. Introducción a la Teledetección Prof. Drozd Andrea A. Ferrero Marcelo TySIG UNDAV
  2. 2. Conceptos y Fundamentos de la Teledetección
  3. 3. Teledetección PlataformasCapacidad de obtener información de un objeto o fenómeno sin tener contacto con él.
  4. 4. Historia 2da Guerra Mundial Cohete V-2, encargado de bombardear Inglaterra con cámara incorporada
  5. 5. Historia En 1960 comienza la disciplina como tal: - S. TIROS 1: S. meteorológico de baja resolución.
  6. 6. Actualidad
  7. 7. Productos derivadosAtmosféricos:•Temperatura de la tropósfera baja, media yalta.•Temperatura de la estratósfera inferior.•Precipitación Criósfera•Vapor de agua •Concentración Hielo Oc.•Aerosoles •Cobertura de Nieve•CO2•Metano Biósfera•Nubes •Color Oceánico•SO2 •NDVI•Presión Atmosférica•Vientos Antropósfera Geósfera Luces Nocturnas •Temp. SuperficieHidrósfera•Temperatura de la sup. Oceánica Terrestre•Salinidad •Incendios•Altura oceánica •Albedo•Corrientes •QuickScat
  8. 8. Principios Físicos
  9. 9. La Radiación ElectromagnéticaTeoría Ondulatoria (Huygengs, Maxwell) C=λxF C = 3 x 108 m/s λ= longitud de onda F = frecuencia
  10. 10. La Radiación ElectromagnéticaTeoría cuántica (Planck, Einstein) Q=hxF Q: energía de un fotón H = 6.6 x 10-34 J.seg F = Frecuencia = c/ λ
  11. 11. Espectro Electromagnético.Definición. Es la sucesión continua de valores de longitud de onda.El espectro se puede dividir en bandas, zonas que manifiestan un comportamiento similar.
  12. 12. Interacción de los cuerpos con la energíaelectromagnética.Cuerpos NegrosEs un cuerpo ideal que absorbe toda la luz y la energía que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja, sino que es emitida.En la naturaleza no existen cuerpos negros, todos son grises, parte de la energía la absorben, parte la transmiten otra la reflejan y otra la emiten. La energía emitida se encuentra dentro del rango del infrarrojo lejano (térmico).
  13. 13. Visión de los colores
  14. 14. Absorción atmosférica. O3 O2 Vapor
  15. 15. Interacción de la atmósfera con la radiaciónelectromagnética.Absorción atmosférica. El O2: ultravioleta (<0.1 um) secotres del IRL y sectores de microondas. El O3: ultravioleta (<0.3 um) y un sector de microondas (27mm) Vapor de agua (fuerte absorción en torno a los 6mm y en sectores < 0.6 y 0.2 um) CO2: IRM e/ (2.5 y 4.5 um)
  16. 16. Ventanas atmosféricas Visible + IRC IRM IRT Microondas.
  17. 17. Interacción de la atmósfera con la radiaciónelectromagnética.DispersiónSe produce al reflejarse o refractarse la radiación por las partículas de la atmósfera. Es difícil de cuantificar.La dispersión es mayor a medida que es menor la longitud de onda.Tipos de dispersión:- Dispersión Rayleigh: cuando la radiación interactúa con moléculas atmosféricas y otras partículas pequeñas cuyo diámetro es menor que la longitud de onda de la radiación incidente. Las longitudes de onda más cortas tienden a ser más afectadas por este mecanismo de dispersión que las longitudes de onda más largas.- Dispersión Mie: ésta tiene lugar cuando las partículas que interactúan con la radiación son de mayor diámetro, por ejemplo vapor de agua y partículas de polvo. Esta radiación tiende a influir más sobre las longitudes de onda más largas.
  18. 18. Bandas de interés en la teledetección. - Infrarrojo Cercano (0.7 – 1.3 μm)- Luz visible: (0,4-0,7 μm) - Rojo (0.7 – 0.6 μm) - Infrarrojo Medio (1.3 – 8μm) - Verde (0.6-0.5 μm) - Azul (0.5-0.4 μm) - Infrarrojo Lejano ó Térmico (8 – 14μm) - Microondas (a partir de 1 mm) 1 m = 1.000.000 µm 1m = 1.000.000.000 nm
  19. 19. Modos de captación de la energía en la teledetección (i) Reflexión (ii) Emisión (iii) Reflexión - Emisión
  20. 20. Componentes de un Sistema Satelital
  21. 21. Tipos de Satélites y Sensores
  22. 22. Tipos de Satélites y Sensores Satélite: Es una estación repetidora de la radiación electromagnética que amplifica y retransmite la señal radioeléctrica recibida. Sensor: Dispositivo que detecta determinada banda electromagnética y la retransmite adecuadamente.
  23. 23. Sensores Activos y Pasivos Sensores Activos  Sensores Pasivos
  24. 24. Sistemas Satelitarios
  25. 25. Las Resoluciones. Resolución espacial (detalle en el terreno) Resolución Espectral (número de bandas)  Pancromático  Multiespectral  Hiperespectral Resolución Temporal (Frecuencia de revisita) -horas, diario, semanal, quincenal, mensual- Resolución Radiométrica (niveles de gris) 8bit=28, 16bit (65000), 32bit (4.300millones), 64bit. El ojo humano entrenado no distingue más de 10 tonos de gris.
  26. 26. Escalas de las imágenes en función de suresolución espacial
  27. 27. Tipos de órbitas en función de la escalatemporal
  28. 28. Órbitas Geoestacionarias Satélites Geoestacionarios. (METEOSAT, INSAT, SMS/GOES, GMS)  Función Meteorológica,  Resolución espacial baja  Resolución temporal alta
  29. 29. Órbitas Helio-sincrónicas. DescendenteCasi-polar Ascendente- Descendente
  30. 30. Órbitas Helio-sincrónicas.Ejm Landsat
  31. 31. Algunos ejemplos de Sistemas Satelitarios
  32. 32. Serie Landsat Origen EEUU Órbita Heliosincrónica (700Km de altura) Lanzamientos: 1972 hasta 1999 Resolución temporal: 18 días Sensores Multiespectrales: 4 y 7 bandas Resolución espacial 30m (banda pancromática del L7 de 15m) Ancho de barrido: 180Km
  33. 33. Landsat Estructura de Richard, Desierto de Maur Adrar.
  34. 34. SPOT (Satellite Probatoire pour lObservation de laTerre ) Origen: Francia Lanzamientos: 1986-2002 Resolución Temporal: 26 días Resolución espectral: 2 (pancromáticas) 2 visibles (verde y rojo) 1 IRM Resolución espacial: SPOT 5 , pancromáticas 5m, visibles 10m, IRM 20m Ancho de barrido 60km Visión estereoscópica lateral
  35. 35. SPOT Pusan-Korea del Sur 2.5m Campos petrolíferos al E de Texas SPOT 5 (2.5m)
  36. 36. ASTER (Advanced Spaceborne ThermalEmission and Reflection Radiometer ) Origen: Japón (sobre satélite de USA) Órbita heliosincrónica (700 km de altura) Lanzamiento: 2000 Resolución temporal: 16 días Resolución espectral y espacial: Vnir (verde, rojo e IR) 15m y Swir (6 IRs)30m, 5 IRT 90m, total 14 bandas Ancho de Barrido: 60km Visión estereoscópica (back)
  37. 37. ASTER Proyecto “The World” Dubai Nevada, USA
  38. 38. MODIS Plataforma que lleva dos satélites: Aqua (pm) y Terra (am) Lanzamiento: 1999 Resolución Temporal: 2 días Resolución Espectral y Espacial: presenta 36 bandas de 250m-500- y1000m Sensores espacializados en:  Cobertura terrestre  Detección del color del agua  Rangos de concentración y propiedades de aerosoles  Coberturas de nubes  Rangos de temperaturas terrestres y atmosféricos.  Altura de los topes nuboso  Concentración de O3
  39. 39. MODIS Incendios Julio Tormenta de arena en el 2006 Mar Rojo Tormenta Beryl en Nueva Inglaterra 2006 Vientos de mas de 200km/h
  40. 40. Modis Imagen Nocturna
  41. 41. EO-1 Earth Observing (Ali e Hyperion) Origen: USA Órbita heliosincrónica (702 km altura) Lanzamiento: Nov 2000 Sensor Ali Multiespectral: azul, verde, rojo, IRC, IRM (9 bandas en total) de 30m resolución. Pancromático 10m Sensor Hyperion: 220 bandas, 30m resolución espacial Ancho de barrido 37km (Ali) y 7.5km (Hyperion)
  42. 42. EO-1El Hyperion del EO-1 puede pasar a través de los penachos de humos y ver laszonas quemadas de debajo. NASA/EO-1 Team.
  43. 43. SAC-C Origen: Argentina Órbita heliosincrónica Lanzamiento: Nov. 2000 Revisita: 2, 7 y 9 días Cámara Multiespectral: azul, verde, rojo, IRC, IRM, 175m Cámara Pancromática: 30m Ancho de barrido 300km
  44. 44. SAC-C Chaitén Islas Malvinas
  45. 45. Satélites de alta resolución espacial: Ikonos: 4 bandas y 4m de resolución espacial. 1 banda de 1m. USA Quick Bird: 4 bandas 2.5m y 1 banda 0.6m. USA EROS: 1.8m pancromático. Israel
  46. 46. Ikonos Puente Arcoiris (Cañón Bajos. Países Glen) Groningen Bourtange de Tange
  47. 47. Maremoto Asiático 26 Diciembre 2004Epicentro
  48. 48. Satélites Meteorológicos NOAA (Heliosincrónico) 15 fueron lanzados desde 1978. Presentan senores AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). En la actualidad orbitan 3. Bandas 5. 1km, revisita de 17 días. METEOSAT (geoestacionario). Series de satélites lanzados desde 1977 - 1997, Revisita cada 1/2h, 3 bandas (VI, IR; VA), 2.5km – 5km
  49. 49. NOAA (AVHRR)
  50. 50. Meteosat
  51. 51. Firmas Espectrales.
  52. 52. Factores que modifican la reflectividad (i) Altura solar (ii) Orientación (iii) Pendiente (iv) Atmósfera (v) Fenología (vi) Sustrato
  53. 53. Comportamientos Espectrales de los distintos cuerpos en función de los grandes dominios del espectro electromagnético (Óptico, Térmico, Microondas
  54. 54. Comportamiento espectral del suelo en eldominio óptico.
  55. 55. Factores que influyen en la reflectividad del suelo Minerales disueltos en el suelo Materia Orgánica Contenido de aire y de agua Textura y estructura Disposición vertical y horizontal Ángulos de observación e iluminación
  56. 56. Comparación de las respuestas espectrales desuelo desnudo y pastizales
  57. 57. Ejemplos
  58. 58. Nevada, mapa de minerales que componen el suelo. (AVIRIS)
  59. 59. Imagen Aster de la composición geológica, Yemen.
  60. 60. Comportamiento espectral de la vegetación enel dominio óptico.
  61. 61. Factores que influyen en la reflectividad de lavegetación. Características de la planta (estado fenológico, forma, contenido de humedad) Características morfológicas de la hoja (forma, histología, disposición foliar, etc.) Situación geográfica de la planta (pendiente, orientación, geometría de la plantación)
  62. 62. Distintas coberturas de vegetación. Misiones. 2006. IRLandsat
  63. 63. Factores que influyen en la reflectividad delagua en el dominio óptico. Contenido de Clorofila Materiales en suspensión Rugosidad superficial Profundidad
  64. 64. Ejemplos
  65. 65.  Floración algal en Noruega (Imagen Modis).
  66. 66. Concentración de clorofila oceánica (imagen seawifs)
  67. 67. Río de La Plata (Imagen Modis)
  68. 68. Manchas de petróleo en el Río de La Plata (1999)Imagen (Modis) Manchas de petróleo
  69. 69. El dominio del Infrarrojo Térmico El parámetro clave es la temperatura radiativa:  La energía emitida depende de la absorbida en las distintas longitudes de onda.  La temperatura radiativa es estimada a partir de la energía emitida por un cuerpo y depende de la radiancia en el sensor, la emisión atmosférica y emisividad de la cubierta.
  70. 70. Factores que afectan la emisividad. Absorción de día, re-emisión de noche. Inercia térmica alta. Evapo-transpiración Extensión y densidad
  71. 71. Comportamiento espectral del agua en el IRT Presenta la mayor inercia térmica Indica origen de la masa, desplazamiento (corrientes oceánicas, bancos de pesca, etc.) Efecto sobre el clima.Factores que afectan la emisividad de los suelos A mayor humedad, mayor inercia térmica. A mayor materia orgánica, mayor inercia térmica Dependiente de la roca madre
  72. 72. Formación de un penacho térmico. Infrarrojo Térmico deImagen Landsat procesada de un lago norte de Gales.
  73. 73. Temperatura global oceánica. Satélite MODIS,sensor IRT
  74. 74. Incendios en Sumatra detectados con la banda delIRT del satélite NOAA 14 en Sumatra y Borneo
  75. 75. Utilización de la banda termal de Landsat para el monitoreo demicroclimas. Ubicación: California. Rojo indica mayor temperatura,violeta, menor.
  76. 76. Sensor multiespectral dentro Imagen Aster de una zona dedel rango del térmico Illinois. Arriba falso color 432 ydesarrollado por la NASA para abajo análisis de los puntosclasificar distintos suelos según calientes del cuerpo de agua (encomposición. blanco y rojo) utilizando la banda del IRT.
  77. 77. El dominio de las Microondas.Características- Longitud de onda mayor a 1 mm- Independientes de las condiciones de iluminación y condiciones atmosféricas.- Muy dependientes del ángulo de incidencia y de la polarización y la frecuencia a la que se trabaje.Tipos:- Pasivos. Radiómetros de microondas- Activos. Radar.
  78. 78. San Francisco 2004. Sensor SAR (ENVISAT)
  79. 79. Imagen Radarsat 1 orthorectificada. Monitoreo de superficiede hielos.
  80. 80. Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) La Misión SRTM obtuvo datos de elevación para generar la base de datos topográficos más completa y de alta resolución del mundo. Consistió en un sistema de radar especialmente modificado que voló sobre el “Space Shuttle Endeavour” durante 11 días en Febrero del 2000. (NGIA y NASA)
  81. 81. Batimetría
  82. 82. Estudios de oleajes.Manchas de petróleo yoleaje. China ERS-1
  83. 83. Variabilidad de la circulación oceánica (raíz cuadrada de la variación media en lasanomalías de los niveles oceánicos) derivado de la observación combinada por los satélitesERS-18-2, GFO, ENVISAT, 1992-2007. Estas variaciones están correlacionadas con losefectos del Niño y la Niña (por ejemplo)
  84. 84. Modelo de Corrientes Océanicas

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