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Introducción a los Sensores Remotos

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    Intro sensores remotos Intro sensores remotos Presentation Transcript

    • ¿QUÉ ES TELEDETECCIÓN?“Es la ciencia y arte de obtener información de unobjeto, área, o fenómeno por medio del análisis dedatos adquiridos por un instrumento que no esta encontacto con el objeto, área, o fenómeno que seestudia”“Usando diferentes sensores, se puede colectardatos de manera remota que pueden ser analizadospara obtener información” (Llillesand, 2000) ”
    • ENERGÍA CRECIENTELONGITUD DE ONDA CRECIENTE
    • Las dos principales fuentes de energía capturable son: •Energía “directa” del Sol •Energía irradiada (o re-irradiada) por la TierraToda la materia con temperatura superior a 0K (-273 C) emiteconstantemente energía electromagnéticaEnergía electromagnética: • Rayos X • UV (ultravioleta) • Visible • IR (infrarojo) • Térmica • Micro-ondas • Televisión-radio
    • La energía recorre un “trayecto” en la atmósfera afectado por: • Magnitud de la energía • Condiciones atmosféricas • Longitudes de onda estudiadas Por todo esto, los efectos de la atmósfera se consideran para cada sensor por separado.Los principales fenómenos son:  Difracción Absorción
    •  Difracción (scattering) –“… es la difusión impredecible de la radiación por partículas en la atmosfera”Rayleigh scatter:–Partículas que interactúan tienen diámetros menoresaλ–Produce un cielo azul Debido a la difracción de λ <–Al atardecer, la atm. absorbe el “azul”, pero no elrojo/naranja–Produce “neblina” en las imágenes: • Falta de contraste • Minimizado con filtros de λ pequeña (azul)
    • Mie scatter:–Partículas que interactúan tienen diámetros ~ iguales a λ–Vapor de agua y polvo son los principales causantes  Tiene efecto importante en condiciones de cielo “nublado”–Afecta longitudes de onda mayores comparado al tipo de Raleigh
    • Difracción (scattering) No-selectiva (non-selective) – Es un fenómeno más problemático pues es más generalizado –Partículas tienen diámetros mayores a λ • Con diámetros de 5 a 100 μm –Lo causan principalmente pequeñas gotas de agua –Afecta el espectro electromagnético en •Visible •IR cercano-medio –Es no-selectivo con respecto a λ –Causa nubes “blancas” (RGB sufren difracción por igual)
    • – Causa pérdida real de energía al ser ésta absorbida– Depende de λ–Los elementos con más absorción son: Vapor de agua Dióxido de Carbono Ozono–Afectan que parte del Espectro EM se puede capturar–”Ventana atmosférica”: son las λ donde se transmite bien la energíapor la atmósfera.− Gráfico Áreas, donde la atmósfera bloquea, están oscurecidas. La parte visible coincide con una ventana y con λmax del Sol. El “calor” emitido por la Tierra se transmite en 3-5 y 8-14 μm
    • Tres interacciones son posibles cuando la energía incide con objetos – Reflexión – Absorción – Transmisión Aplicando el principio de conservación de la energía: Ei (λ) = ER(λ) + EA (λ) + ET(λ) IMP. –Las proporciones de estos componentes dependen del tipo de material y condición del mismo, esto permite distinguir materiales –Las proporciones dependen de la λ incidente •Proporciones varían para cada material de acuerdo a λ
    •  Dos objetos pueden NO ser distinguibles en un determinado rango espectral yser muy diferentes en otro. En la parte visible del Espectro Electromagnético (EMM) esto se llama “color”  Un objeto “color azul”, refleja nas esta λ  Un objeto “color verde”, refleja más esta λ  ¡¡¡Igual para todos los colores !!!  El ojo humano usa variaciones espectrales de energía reflejada.
    • – La curva es un grafico de Reflectancia Espectral en función de la λ– Usualmente son valores de reflectancia PROMEDIO, calculados en base a muchas observaciones.– Muestra las características de un material. Con un comportamiento de “banda”– Sirve para escoger un sensor apropiado para una aplicación La posibilidad de discriminar materiales determina cual sensor usar– Se debe conocer bien el objeto a estudiar– Se deben considerar factores que afectan esas características espectrales– En general, la configuración de las curvas es un indicador del tipo y condición de los objetos que representa. Los valores individuales pueden variar considerablemente en ambos sentidos -/+.
    • BANDAS DE LANDSAT: Identificación μm que representa cada una
    • Vegetación (verde y saludable):Comportamiento de “sube y baja”
    • Vegetación (verde y saludable):Comportamiento de “sube y baja” – 0.45 y 0.67 μm hay absorción por la clorofila – El color verde es reflejado – Entre 0.7 y 1.3 μm • Plantas saludables reflejan ~ 50% • Depende de la estructura interna de las hojas • Permite discriminar especies • Permite determinar “stress” en las plantas • Reflectancia aumenta con el número de capas de hojas – Después de 1.3 μm •Hay absorción debido al agua en las hojas en varias λ •Reflexión ~ inversa al contenido de agua
    • Suelos: reflectancia afectada por – Contenido de agua • Hay absorción en 1.4, 1.9 y 2.7 μm – Textura: proporción de arena, arcilla, cieno (silt) •Arenoso y bien drenado: alta ref. •Textura fina y mal drenado: baja ref. •En ausencia de agua se revierten los efectos – Aspereza superficial – Presencia de oxido de hierro disminuye la reflectancia en la parte visible – Contenido orgánico – Estos factores son complejos, variables, interrelacionados
    • Agua – La Energía es absorbida del IR cercano hacia mayores λ • Ya sea en cuerpos de agua, o en materiales con mucha agua • Es fácil distinguir el agua en estas λ – Sin embargo, algunas condiciones del agua se capturan con la parte visible del Espectro EM –Interacción con:  Superficie (difracción especular)  Material suspendido en el agua: aumentan la ref.  Fondo de cuerpo de agua –Contenido de clorofila: aumenta reflectancia del verde –Estas características se usan para estudiar •Contenido del algas •Contenido de sedimentos producto de erosión •Numero y tipos de contaminantes –Aceite –Desperdicios industriales •Otras propiedades no se pueden estudiar de una manera certera por medio de la teledetección –PH –Oxigeno –Sales
    • Patrones de Respuesta Espectral = Firma espectral  Son cuantitativos, pero no son absolutos  Son distintivos, pero no son únicos  “Firma espectral” no es un término apropiado debido a que hay variabilidad “Patrones de Respuesta” es más correcto  Variabilidad está presente – Puede confundir diferentes materiales, o ayudar a separar objetos del mismo tipo (eje. árboles)  Afectados por: – Efectos temporales: como es el crecimiento de las plantas – Efectos espaciales: causan que un mismo tipo de objeto en un determinado momento, tenga diferentes características en locaciones distintas
    • 1 Azul 2Verde 3 Rojo 4 IR Cercano Note el rango del valor espectral
    • Manipulaciones de ContrasteNivel de Gris Base  Se usa para dividir una imagen en dos clases con base en un nivel de gris definido por el analista  Se puede usar para preparar una “mascara binaria” para una imagen con el fin de procesar cada clase por separadoDivisión por Niveles o Clases Los NDs son distribuidos a lo largo del eje X de un histograma y luego son divididos en clases definidas por el analista Todos los píxeles con NDs dentro de una clase se presentan con un ND único para esa clase Es usado ampliamente para presentar rangos de temperatura en imágenes termales
    • Ejemplo de manipulación de contraste
    • Manipulación del Contraste: Ejemplo de división por Niveles o Clases
    • Manipulación de Entidades EspacialesFiltrado EspacialA diferencia de los filtros espectrales que admiten o bloquean rangos espectrales(NDs), los filtros espaciales enfatizan o no datos en diferentes “frecuenciasespaciales”Las frecuencias espaciales se refieren a la “aspereza” de las variaciones tonales(en el espacio) de la imagen – Muy áspero (frecuencia espacial alta): valores de gris cambian mucho a través de pocos píxeles enfatizados con “filtros de paso alto” –Poco áspero (frecuencia espacial baja): valores de gris cambian poco a través de muchos píxeles enfatizados con “filtros de paso bajo”
    • Filtrado Espacial Es un proceso considerado como “local” Los filtros de paso bajo son usados para eliminar ruido por medio deasignar a cada pixel el valor del promedio de sus vecinos – Se reducen las desviaciones de los valores promedio – Se reduce el detalle y el rango de grises en la imagen – Enfatiza patrones de brillo en áreas grandesUn filtro de paso alto puede ser la resta de una imagen pasada por unfiltro de paso bajo a la imagen original – Enfatiza el detalle de brillo y sacrifica los patrones de brillo en áreas grandes
    • Filtrado Espacial:La primera imagen es la escenaoriginalLa segunda imagen sufrió unproceso de filtrado usando un filtrode “paso bajo”
    • Archivos *.dat y header Importación PROTOCOLO PARA EL PRE Imágen en DN (8 bits) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES SATELITALES Corrección Geométrica LANDSAT Imagen georreferenciada Archivos *.dat y header Calibración Radiancia (Float=32 bits) Corrección ADVERTENCIA: Puede realizarse la Conversión Geométrica corrección geométrica antes de la corrección radiométrica únicamente cuando se utilice como método de Reflectancia sup. remuestreo el vecino más cercano.Reflectancia TOA (Float = 32 bits) (Float = 32 bits) En caso de utilizar otro método de remuestreo debe realizarse primero, Reescalada indefectiblemente, la corrección radiométrica. Reflectancia sup. (Float = 8 bits)