Percepcion remota

Miguel Armando Lopez BeltranUniversidad Autonoma de Sinaloama.lopez11@info.uas.edu.mx

12 de junio de 2013

1. Introduccion

La percepcion remota es un conjunto detecnicas que permiten obtener informaciona distancia de los objetos, pero para queesta observacion sea posible, es importanteque entre los objetos y el sensor exista un ti-po de interaccion [1,2]. Implica principalmenteel analisis de imagenes, que son ampliamen-te procesadas e interpretadas para producirdatos que puedan tener una aplicacion en dis-tintas areas en tiempo real, con rapidez y desuperficies extensas [2].

Dispone de tres elementos principales decualquier sistema: sensor, objeto observadoy el flujo energetico que los pone en relacion.Sin embargo, la percepcion remota esta cons-tituida de los siguientes elementos [1]:

1. Fuente de energıa: Origen de la radiacionelectromagnetica que dtecta el sensor.

2. Cubierta terrestre: Formadas por distin-tas masas de vegetacion, suelos, agua oconstrucciones humanas, que reciben lasenal energetica procedente de la fuen-te de energıa y la reflejan o emiten deacuerdo a sus caracterısticas fısicas.

3. Sistema sensor : Compuest por el sensory la plataforma.

4. Sistema de recepcion-comercializacion:

Es donde se recibe todos los datos trans-mitidos por la plataforma.

5. Interprete: Convierte esos datos en infor-macion tematica de interes.

6. Usuario final : Encargado de analizar eldocumento final originado de la interpre-tacion.

En Sobrino Rodrıguez [8], cita a una de susreferencias, definiendo la percepcion remotacomo: es el registro de informacion de un ob-jeto sin entrar en contacto material con el enlas regiones del ultravioleta, visible, infrarojo ymicroondas, por medio de instrumentos comoescaners y camaras localizadas en platafor-mas moviles (un avion o satelite), y el anali-sis de la informacion adquirida por medio detecnicas de fotointerpretacion, interpretacionde imagenes y procesado de las mismas. Enotras palabras, la percepcion remota es unatenica que nos permite obtener informacion adistancia de los objetos situados sobre la su-perficie terrestre desde sensores aereos o es-paciales [1].

2. Fundamentos

Los fundamentos de la percepcion remotaaborda el campo de la fısica y mas concreta-mente la optica y la electronica, interactuando

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con el flujo energetico de las cubiertas terres-tres [4].

El sol es la principal fuente de energıa, estaenergıa interactua con los objetos en la super-ficie terrestres en tres formas [1,7]:

Reflexion: La reflexion es descrita comoespecular o difusa.

• Reflexion Especular: Se presentacuando la energıa que es reflejadapor la superficie, continua viajandoen una direccion y el angulo de re-flexion es igual al angulo de inciden-cia.

• Reflexion Difusa: La energıa refleja-da es esparcida a todas direcciones.

Emisividad.

Reflexion-emisividad.

El flujo tiene una intensidad determinada,proveniente de, o dirigida a, una superficie yuna direccion concreta. Por lo tanto, las unida-des de medida mas empleadas en percepcionremota, estan basadas en magnitudes abso-lutas y relativas [1].

Entre las magnitudes absolutas son:

Energıa radiante (%): Indica el total deenergıa radiada en todas las direccionesy se mide en Julios (J).

Flujo radiante (φ): Total de energıa radia-da en todas las direcciones por unidad detiempo y se mide en Vatios (W ).

Emitancia o excitancia radiante (M ): To-tal de energıa radiada en todas las direc-ciones desde una unidad de area y porunidad de tiempo, se mide en vatios pormetro cuadrado (W m−2).

Irradancia (E): Total de energıa radiadasobre una unidad de area y por unidad de

tiempo. Es equivalente a la emitancia, sibien esta indica la energıa emitida, mien-tras la irradiancia refiere a la indicente (Wm−2).

Intensidad radiante (I): Total de energıaradiada por unidad de tiempo y por angu-lo solido (Ω), se trata de un angulo tridi-mencional, que refiere a la seccion com-pleta de la energıa transmitida y se mi-de en estereo-radianes, por lo tanto la in-tensidad radiante se mide en vatios porestereo-radian (W sr−1).

Radiancia (L): Total de energıa radiadaen una determinada direccion por uni-dad de area y por angulo solido de medi-da. Describe precisamente lo que mide elsensor y se cuantifica en vatios por metrocuadrado y estereoradıan (W m−2 sr−1).

Radiancia espectral (Lλ): Indica el totalde energıa radiada en una determinadalongitud de onda por unidad de area y porangulo solido de medida.

Las magnitudes relativas:

Emisividad (ε): Relacion entre la emi-tancia de una superficie (M ), y la queofrecerıa un emisor perfecto, denomina-do cuerpo negro, a la misma temperatura(Mn).

Reflectividad (ρ): Relacion entre el flujoincidente y el que absorbe una superficie.

Transmisividad (τ ): Relacion entre el flujoincidente y el transmitido por una superfi-cie.

El flujo energetico entre la cubierta terres-tre y el sensor constituye una forma de radia-cion electromagnetica [1]. La radiacion electro-magnetica es una forma de energıa que pue-de ser unicamente observada por su inter-accion con la materia, esta compuesta por

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los componentes electricos y magneticos yes afectada por las propiedades electricas ymagneticas de la materia con la cual entraen contacto [7], es decir, la energıa electro-magnetica viaja a traves del espacio como on-da a la velocidad de la luz (299’792,458 ms−1), la onda consiste en un campo magneti-co y uno electrico, que son perpendiculares eluno al otro y a la direccion de la propagacionde la onda, esta onda se describe en terminosde longitud de onda (λ) y se relaciona como [2]:

λf = c (1)

donde c representa la velocidad de la luz, f lafrecuencia y λ longitud de onda. Por lo que Laradiacion electromagnetica puede ser descri-ta como una onda, cuyos parametros lo defi-nen [7]:

Longitud de onda: Es la distancia entredos maximos consecutivos de la onda;se mide en unidades de distancia (me-tros (m), o cualquier de sus submultiplos:Angstrom [1 A = 10−10 m]).

Frecuencia: Numero maximo que pasanpor un punto en un tiempo determinado;las unidades de medida son en hecios(Hz), por lo tanto un Hz equivale a unciclo por segundo.

Amplitud : Es la distancia que hay entreun punto de reflexion de la onda y elmaximo.

Las propiedades de la radiacion electro-magnetica estan basados en dos teorıas: Lateorıa de Huygens y Maxwell concibe comoun haz ondulatorio (Teorıa de la onda), porotro lado la teorıa de Planck y Einstein consi-deran como una sucesion de unidades discre-tas de energıa, fotonoes o cuantos, con masaigual a cero (Teorıa de partıculas) [1].

2.1. Teorıa ondulatoria

En la teorıa ondulatoria, la energıa elec-tromagnetica se transmite de un lugar a otrosiguiendo un modelo armonico y continuo, ala velocidad de la luz, conteniendo dos cam-pos de fuerzas ortogonales entre sı: electricoy magnetico. Las caracterısticas de este flu-jo energetico pueden describirse por dos con-ceptos: longitud de onda (λ) hace referencia ala distancia entre dos picos sucesivos de unaonda; y la frecuencia (ν)designa el numero deciclos pasando por un punto fijo en una uni-dad de tiempo. Ambos elementos estan inver-samente relacionados:

c = λ ν (2)

donde c indica la velocidad de la luz (3 x 108

m s−1); λ expresa la longitud de onda en uni-dades habitualmente en micrometros (1 µm =10−6 m) o nanometros (1 nm = 10−9 m); ν lafrecuencia (Hertz, 1 Hz = 1 ciclo por segun-do). Por lo tanto a mayor longitud de onda,menor frecuencia y viceversa [1,4].

2.2. Teorıa cuantica o particulas

La teorıa cuantica, explıca el fenomeno dela radiacion electromagnetica basandose ensus propiedades energeticas, se puede calcu-lar la cantidad de energıa transportada por unfoton, siempre que se conozca su frecuencia:

Q = h ν (3)

donde la Q es la energıa radiante de un foton(julios), ν la frecuencia y h la constante dePlack (6.6 x 10−34 J s). Sustituyendo en laecuacion 3, se puede expresar:

Q = h( cλ

)(4)

a partir de esta ecuacion (4), a mayor longi-tud de onda (o menor frecuencia), el conteni-do energetico sera menor y viceversa, impli-cando que la radiacion en longitudes de onda

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largas son mas dificiles de detectar que aque-llas provenientes de longitudes cortas [1,4], esdecir, la cantidad de energıa que contiene unflujo radiante es inversamente proporcional asu longitud de onda [1].

A partir de la ley de Planck puede estable-cerse la relacion entre el flujo energıa y longi-tud de onda:

Mn,λ =2πhc2

λ5exp hc

λkT − 1 (5)

donde Mn,λ indica la emitancia radiativa es-pectral de un cuerpo negro a una determina-da longitud de onda (λ); h es la constante dePlanck (6,626 ∗ 10−34 W s2); k es la constantede Boltzmann (1,38 ∗ 10−23 W s2 K−1); c, lavelocidad de la luz; λ, longitud de ondas; y Tde temperatura absoluta de un cuerpo negro(en Kelvin, K).

Por lo tanto, la formula de Planck nossenala que cualquier objeto por encima delcero absoluto (-273C), radia energıa,y estaaumenta con la temperatura. A mayor tempe-ratura, radiara con mas intensidad en longitu-des de ondas mas cortas.

A partir de la formula de Planck puede cal-cularse la longitud de onda a la que se pro-duce la maxima emitancia de un cuerpo ne-gro conociendo su temperatura, permitiendoseleccionar la banda mas conveniente paradetectar un objeto a una determinada tempe-ratura. Esta es la ley del desplazamiento deWien:

λmax =2, 898

Tµm K (6)

donde la temperatura (T ) esta expresada enKelvin. Ademas integrando la emitancia es-pectral de un cuerpo negro para todas las lon-gitudes de onda, se puede calcular el total deenergıa que radia por unidad de supercie apartir de la ley de Stefan-Boltzmann:

Mn = σT 4 (7)

donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann(5,67 ∗ 10−8 W m−2 K−4) y T la temperaturaen Kelvin. Como concecuencia de esta formu-la, la emitancia global de un objeto es unafuncion de su temperatura, y que pequenoscambios en esta suponene notables modifi-caciones en su emitancia radiante. Por otrolado, al conocer la temperatura de un objetoemisor, se puede estimar la irradiancia inci-dente sobre el sensor, por cuanto emitancia eirradiancia son funcionalmente equivalentes.Por lo tanto anadiendo un nuevo parametro,la emisividad (ε), que indica la proporcion deenergıa emitida por un objeto (M ) frente a uncuerpo negro a la misma temperatura (Mn):

M = εMn (8)

A partir de estas formulas, se puede esti-mar la emitancia total y espectral de un objetoconociendo su temperatura absoluta, siendoaquella tanto mayor cuanto mas alta sea esta.

3. Espectro electromagnetico

A partir de ambas teorıas, se puede defi-nir cualquier tipo de energıa radiante en fun-cion de su longitud de onda o frecuencia.Los valores de longitud de onda es continuay suelen establecerse una serie de bandasen donde la radiacion electromagnetica ma-nifiesta un comportamiento similar, la organi-zacion de estas bandas de longitudes de on-da o frecuencia se le denomina como espec-tro electromagnetico [1], se extiende desde laslongitudes de onda mas cortas (rayos gam-ma y rayos-X), hasta las longitudes de on-da mas largas (microondas y ondas de radio)(Figura 1). La interaccion de las ondas elec-tromagneticas con las superficies naturales yla atmosfera depende fuertemente de la fre-cuencia de las ondas. Por lo que las ondasen las diferentes bandas espectrales tienden

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excitar los diferentes mecanismos de interac-cion electromagneticos, moleculares o con-ductivos [8].

En la percepcion remota la region mas im-portante del espectro electromagnetico son elvisible y el infrarrojo cercano [6], por lo que lasbandas mas utilizadas en percepcion remo-ta son los correspondientes a la region opti-ca del espectro (radiacion visible e infrarroja),y microondas [8]. Las bandas de interes en lapercepcion remota segun Reuter [7] son:

Ultravioleta (0.3-0.4 µm): Longitud de on-da mas corta, es absorbida por el ozonoen la parte alta de la atmosfera [7], algu-nos materiales de la superficie terrestre(rocas y minerales), despiden luz fluos-rescente o emiten la luz visible cuandoson iluminados por la radiaccion UV.

Espectro visible (0.4 a 0.7 µm): Den-tro de esta region, suelen distinguirsetres bandas elementales: Azul (0.4-0.5µm), verde (0.5-0.6 µm), y rojo (0.6-0.7µm) [1], contiene todo los colores de laluz que pueden ser percibidos por el ojohumano [7], la conbinacion de los coloresprimarios o las longitudes de onda delespectro visible generan ciertos coloresdentro de las bandas: violeta (0.4-0.446µm), azul (0.446-500 µm), verde (0.500-0.578 µm), amarillo (0.578-0.592 µm),naranja (0.592-0.620 µm) y rojo (0.620-0.7 µm) [2].

Infrarrojo cercano (IRC: 0.7 a 1.3 µm): Noes visible, puede ser detectada por parti-culas con emulsiones sensitivas infrarro-jas [7].

Infrarrojo medio (IRM: 1.3 a 8 µm): En es-ta region del espectro la energıa del soles reflejada y no contiene informacion delas propiedades termicas de los materia-les [7].

Infrarrojo lejano o termico (IRT: 8 a 14µm) : Esta relacionada con la emisionestermicas [7].

Microondas (M: Por encima de 1 mm):Puede ser utilizada para medir la emisionterrestre pero es tambien importante parasensores activos tales como los sistemasde radar [7].

La radiaccion electromagnetica que no esabsorvida o dispersada por la atmosfera pue-de alcanzar e interactuar con la superficie dela Tierra. Existen tres formas de interaccionque puede llevar a cabo cuando la radiacciones incidente: Absorcion, transmicion y refle-xion [2]. Por lo tanto, sı un objeto recibe un flujoenergıa indicente (Φi), este resultara, en par-te reflejada por el objeto (Φr), pero por el otrolado, este sera transmitida (Φt) [7]. Las propor-ciones de cada una dependeran de la longitudde onda de la energıa, del material y condi-cion de la fisonomıa [2].

La radiancia que capta un sensor en el ran-go del espectro depende de la que reflejanlas distintas cubiertas terrestres. La interac-cion con la radiaccion solar incidente consi-dera al flujo incidente (φi), en tres terminos:flujo reflejado (φr), flujo absorbido (φa), y flujotransmitido (φt):

φi = φr + φa + φt (9)

Por lo tanto, la suma de la reflectividad, ab-sortividad y transmisividad ha de ser igual auno. La relacion entre las tres magnitudes noes constante, sino que varıa con la longitud deonda (λ):

1 = ρλ + αλ + τλ (10)

La relacion del flujo incidente que es refle-jado, absorbido y transmitido depende las ca-racterısticas de la superficie que se observa yde la longitud de onda a la que sea observa-do, generando dos tipos de cubiertas: aque-llas que flejan la energıa con el mismo angu-lo de flujo incidente (especulares), y aquellas

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Figura 1: Espectro electromagnetico. Fuente: Chuvieco (2008) [1].

que lo reflejan uniformemente en todas las di-recciones (lambertianas) [1].

La reflexion caracterıstica de la fisonomıade la superficie terrestre puede ser cuantifica-da por mediciones de porciones de la energıaincidente, que es reflejada como una fun-cion [2]:

R(λ) =ER(λ)

EL(λ)(11)

dondeR(λ) es el espectro de reflexion;ER(λ)la energıa de longitud de onda λ reflejada porel objeto multiplicado por 100; y EL(λ), es laenergıa de la longitud de onda λ incidental so-bre el objeto.

4. Firmas espectrales

Las firmas espectrales son fundamenta-les para reconocer cubiertas de interes, oparametros dentro de esas cubiertas. La fir-ma espectral de una cubierta puede obtener-se a partir de varias fuentes: mediral con unradiometro; extraerla de una biblioteca espec-tral puesta a punto por alguna institucion; si-mularla mediante modelos fısicos; o extraerla

de una imagen con la debida resolucion es-pectral [1].

Una firma espectral es representada por ungrafico, la longitud de onda es en el eje X, y lareflectividad en el eje de las Y. Se puede ob-servar que cada cubierta se ve reresentadapor una curva caracterıstica en el, personali-zando un comportamiento espectral frente alde otras cubiertas, en dichas curvas se le de-nomina espectros, signaturas o firmas espec-trales (ver figuras 2, 3) [3] .

5. Interacion de la radiacionelectromagnetica con la su-perficie terrestre

La superficie de la Tierra esta cubierta engran parte por suelos, rocas, agua y vege-tacion [3,5], por lo que se considera divida entres grandes tipos de cubiertas: superficiescon agua, superficies con vegetacion y sue-los [? ]. Dado que cada una de estas cubiertasinteractua de distinta manera con la radiac-cion electromagnetica, es necesario el cono-cimiento de sus propiedades espectrales para

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la eleccion de las bandas del espectro.Para cada cubierta, el comportamiento es-

pectral, la forma de relfejar la energıa en lasdistintas longitudes de onda, no es unico y ho-mogeneo sino que varıa sustancialmente enfuncion de los factores:

Fısicos: en relacion con la temperatura,humedad o textura.

Quımicos: variaciones de composicion,contenido de materia organica, etc.

Ambientales: pendiente, orientacion, es-tacion del ano, hora de la toma, etc.

5.1. Vegetacion

Figura 2: Firma espectral de una hoja. Fuente:Perez [5]

Las curvas espectrales de la hoja varianen relacion con el tipo de hoja [1]. Las plan-tas usan la energıa solar para convertir aguay dioxido del carbono a carbohidratos y oxi-geno a atraves del proceso de fotosıntesis apartir de la clorofila, cuya funcion es la deabsorber la radiacion solar (Figura 2), princi-palmente entre los 0.45 y 0.67 µm. Cuandola vegetacion sufre algun tipo de estres, dis-minuye la produccion de clorofila, causando

una disminucion en la absorcion de las ban-das del azul y rojo. LA reflectancia de la ve-getacion aumenta hacia el infrarrojo cercano,con un fuerte aumento en los rangos 0.7 a 1.3µm,donde la hoja de una planta refleja el 40-50 % de la energıa incidente [5]

La elevada reflectividad en el infrarrojo cer-cano se debe, por un lado, a la baja absortivi-dad de las clorofilas, y, por otro, a la estructuracelular interna de la hoja. [1].

Otros pigmentos (como la clorofila), son loscarotenos y las xantofilas (pigmentos amari-llos), y las antocianinas (pigmentos rojos). Loscarotenos y las xantofilas estan presentes amenudo en las hojas verdes pero tienen unabanda de absorcion solo en la region azul delespectro (0.45 µm), en algunas vegetacionesdurante el otono la coloracion de las hojas tor-nan a color amarillo, esto es debido a que laclorofila empieza a desaparecer y el fecto delos carotenos y xantofilas se hace dominan-te [3].

5.2. Suelo

Figura 3: Firma espectral para distintos ti-pos de suelos: Molisol, Vertisol, Entisol. FuenteChuvieco Salinero [1]

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5.2.1. Composicion fısica: Textura yhumedad

La textura del suelo hace referencia a lasproporciones de arcilla, arena y limo presen-tes en el por unidad de masa. Las diferentesproporciones de estos tres tipos de partıcu-las solidas en un suelo determian un nombresegun contenga un tipo y otro de particulas enmayor propocion. La textura, estructura y con-tenido de humedad estan altamente relacio-nados. Los suelos arcillosos tienden a retenermejor la humedad, lo que supone una baja re-flectividad, por otro lado los suelos arenosostienden una debil estructura y bajo contenidode humedad, por lo que tiene una reflectividadmas elevada [1].

El contenido de humedad es uno de los ele-mentos mas destacados en la reflectividad delsuelo para estas longitudes de onda, comoconsecuencia de la alta absortividad del aguaen bandas. Influye inversamentge en la reflec-tividad del visible e infrarrojo (1.45 µm y 1.92µm), con mayor intensidad en las bandas deabsorcion del agua [1].

5.2.2. Composicion quımica

Ademas de la textura y humedad, entreotras caracterısticas, modifican la reflectividadde los suelos. Entre ellas el contenido de ma-teria organica y el oxido de hierro entre otroscompuestos que modifican la relfectividad delos suelos en el visible, dandoles un color par-ticular [3].

Por lo que, la composicion quımica es lacausa del color dominante con el que perci-bimos el suelo, por ejemplo los suelos arcillo-sos ofrecen una mayor reflectividad en el rojo,debido a su alto contenido en oxido de hiero.El contenido de humos (materia organica), re-sulta muy influyente en su color, tendiendo auna baja reflectividad, especialmente en tornoa 0.7-0.75 µm. Por otro lado las propiedades

fısicas del suelo, la reflectividad espectral re-sulta tanto mayor cuanto se trate de suelosmas finos y apelmazados [1].

5.3. Agua

Las superficies acuaticas absorben o trans-miten la mayor parte de la radiacion opticaque reciben, siendo mayor su absortividadcuanto mayor sea la longitud de onda. La ma-yor reflectividad del agua se produce en elazul, reduciendose paulatimante hacia el in-frarrojo cercano y medio, donde ya es practi-camente nula. La variabilidad del agua es masfacilmente detectable en las longitudes de on-das mas cortas (azul y verde). Se relacionacon su profundidad, contenido de materialesen suspension(clorofila, sedimentos y nutrien-tes), y rugosidad de la superficie [1].

La profundidad del agua influye directamen-te en el aporte de reflectividad derivado delos materiales de los fondos. En aguas pocoprofundas la reflectividad aumenta, en conse-cuencia, a mas profundidad mas absortividadtendra el agua [1].

5.3.1. Nieve

La nieve ofrece un comportamiento muydistante del agua, presentando una reflecti-vidad elevada en las bandas de los visibles,reduciendose en el infrarrojo cercano y masclaramente en el medio. En ocaciones no essencillo disntinguir la nieve de las nubes en elespectro visible, dicha disnticion resulta masevidente en el infrarrojo medio [1].

6. Sensores y satelites

Un sensor es un dispositivo que detecta ra-diacion electromagnetica emitida o reflejada yla convierte en un valor fısico que puede sergrabado y procesado [7].

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Los sensores remotos, discriminan informa-cion de detalle a partir de la resolucion delsistema [1]. Esto debido a las caracterısticaspropias del sensor. Estas caracterısticas pue-den ser agrupadas en resoluciones del sen-sor: espacial, espectral, radiometrica y tem-poral [9]. Sin embargo, estas resoluciones seencuentran muy relacionadas entre sı. A ma-yor resolucion espacial, disminuye la tempo-ral y es previsible que se reduzca tambien laespectral. Ademas, el aumento de cualquierade los cuatro tipos de resolucion significa tam-bien un incremento considerable del volumende datos a procesar, tanto por el sensor comola estacion receptora [1].

6.1. Resolucion espacial

Esta resolucion hace referencia al objetomas pequeno que puede ser detectado por elsensor, denominado pixel. El tamano del pixelvaria segun los sensores, determina el nivelde detalle [9]. La resolucion espacial dependede varios factores, como son la altura orbital,la longitud focal, y el numero de detectores [1].

El rango de resolucion espacial cubre nive-les de detalle bastante diversos. Los sateli-tes que cuentan con mayor resolucion ofre-cen un detalle espacial proximo a 1 m2, losde recursos naturales, que son disenados pa-ra adquirir informacion sobre areas muy he-tereogeneas, suelen contar con resolucionesproximas a los 25 x 25 m. Los sensores orien-tados hacia aplicaciones mas globales, cuen-ta con pixeles de un tamano comprendidoentre 300 y 1,000 m de lado. Los sensorescon menor resolucion espacial son los sateli-tes meteorologicos de orbita geoestacionaria(Meteosat, GOES, GMS), con pixeles de has-ta 5 km de lado [1].

Por lo que la resolucion espacial tiene unpapel fundamental en la interpretacion de laimagen, dado al nivel de detalle que puedeofrecer, se encuentra estrechamente ligadda

con la escala de trabajo y con la fiabilidad fi-nalmente obtenida en la intepretacion [1].

6.2. Resolucion espectral

Esta resolucion, es el numero y el anchode bandas espectrales que puede discrimi-nar el sensor [1,9]. A mayor cantidad de ban-das y menor ancho de estas, aumenta la reso-lucion espectral [9]. Registra simultaneamen-te el comportamiento de los objetos en dis-tintas bandas del espectro, por ello, un sen-sor sera mas idoneo cuanto mayor numero debandas proprocione, ya que facilita la caracte-rizacion espectral de las distintas cubiertas, asu vez conbiene que esas bandas sean sufi-cientemente estrechas, con objeto de recogerla senal sobre regiones coherentes del espec-tro, debido a que bandas muy amplias supo-nene registrar un valor promedio, que puedeencubrir la diferenciacion espectral entre cu-biertas de interes [1].

6.3. Resolucion radiometrica

La resolucion radiometrica es la sensibili-dad del sensor para detectar variaciones enla cantidad de energıa espectral recibida. Lasensibilidad es expresada en bits e indica elnumero de los distintos niveles radiometricosque puede detectar el sensor [9], es decir, laimagen se codigica en un formato binario, porlo que la resolucion radiometrica suele iden-tificarse con el rango posible de valores quealmacena el sensor [1].

6.4. Resolucion temporal

Es la frecuencia con la que el sensor ad-quiere imagenes de la misma zona [9]. El ci-clo de cobertura esta en funcion de las ca-racterısticas orbitales de la plataforma (altu-ra, velocidad, inclinacion), ası como el diseno

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del sensor, principalmente del angulo total deabertura (tamano de la imagen).

6.5. Tipos de sensores

Existen diversas maneras de clasificar lossensores remotos, la principal forma de clasi-ficarlo es considerando su procedimiento derecibir la energıa procedente de las distintascubiertas, clasificando en dos tipos: pasivos yactivos [1,7,9].

Sensores pasivos: Se limitana recibir laenergıa proveniente de un foco exterior aellos, ya sea reflejada por los rayos sola-res o emitidas a traves de ondas termales(sensores electro-opticos) [1,7,9]. Depen-diendo del tipo de sensor, pueden grabaren diferentes partes de la radiacion elec-tromagnetica dentro de longitudes de on-da ultravioleta a microndas [7]. Entre es-tos se encuentran: Camaras analogicas,exploradores de barrido, exploradores deempuje, camaras de video y radiometrosde microondas [1].

Sensores activos: Son capaces de emi-tir su propio haz de energıa, que trassu reflexion sobre la superficie observa-da es captado y registrado por el siste-ma (operan en la region de las micro-ondas) [1,7,9]. Entre estos se encuentran:RADAR y LIDAR [1].

6.6. Plataformas

Los satelites mas comunes en percepcionremota se ajustan en dos orbitas: geosıncro-nas (geoestacionaria) y heliosıncronas. Lossatelites geoestacionarios tienen una orbi-ta ecuatorial a 36,000 km de distancia. Superıodo orbital es el mismo que el de la Tie-rra, por lo que el saelite aparece siempre en

la misma posicion relativa (estacionario), res-pecto a la Tierra. Los satelites heliosıncroni-cos, cuentan con una inclinacion proxima alos 90C (casi Polar), permitiendo observar encada momento una zona distinta del planeta,hasta completar la observacion ajustandoseel perıodo orbital para que pase por el Ecua-dor a la misma hora local, lo que les permitetomar imagenes en similares condiciones deiluminacion si se comparan las mismas epo-cas del ano, la orbita es perpendicular al mo-vimiento terrestre, las alturas varian entre 600y 900 km [1].

6.6.1. Programa Landsat

Programa de satelites dedicado a la obser-vacion de los recursos terrestres. El primersatelite fue puesto en orbita el 23 de julio de1972 [1].

Las caracterısticas de acuerdo a los instru-mentos a bordo son [1]

Primeros Landsat: Los primeros tressatelites incorporaban un equipo de barri-do multiespectral denominado MSS (Mul-tispectral Scanner ) y un conjunto de trescamaras de video (RBV, Return Beam Vi-dicon).

Landsat 4 y 5: Eliminan las camaras RBVpor un nuevo explorador de barrido, de-nominado TM (Thematic Mapper ), pro-porcionando una mayor resolucion espa-cial y espectral que el previo MSS, parala cartografıa tematica, sin embargo, semantuvo el MSS en estos Landsat.

Landsat 7: Incorpora un nuevo sensor,ETM+, que mejora las caracterısticas delTM, anadiendole una banda pancromati-ca de 15 m de resolucion y aumentandola resolucion de la banda termica a 60 m.

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6.6.2. Satelite Spot

El primer satelite SPOT (Systeme Pour lObservation de la Terre) se lanzo en 1986.La novedad de estos satelites es la incorpo-racion de dos equipos de exploracion por em-puje denominados HRV (Haute Resolution Vi-sible). Estos sensores obtienen imagenes endos modalidades: pancromatico y multibanda(V, R, IRC), ademas este sensor tiene la ca-pacidad de variar su campo de vision, graciasa un dispositivo movil instalado en el equipooptico, lo que permite observaciones no verti-cales de hasta 27 a ambos lados del nadir [1].

Posteriormente a los satelites SPOT se leincorporaron dos equipos de apoyo: DORISy POAM (Polar Ozone and Aerosol Measure-ment), incorporados en el SPOT-3. A partir delSPOT-4 dispone de una mejora, el sensor dealta resolucion paso a dominarse HRVIR, in-corporando una nueva banda en el SWIR. EnSPOT-4 y Spot-5 se incorpora otro sensor de-nominado Vegetation que cuenta con una re-solucion espacial de 1 km2 en cuatro bandasespectrales (A, R, IRC, SWIR) [1].

6.6.3. Programa IRS

Perteneciente ala agencia espacial india(NRSA), entre los satelites mas modernosdescatan cinco satelites IRS (Indian RemoteSensing Satellite). el objetivo es mejorar el co-nocimiento de los recursos naturales del paısde India. Basado en la tecnologıa de explora-cion por empuje, con dos sensores denomi-nados LISS (Linear Imaging Self Scanning).Este sensor ofrece informacion en cuatro ban-das del espectro, comprendidas entre el azuly el IRC para los dos primeros y entre el rojo yel SWIR para los dos segundos, lo que resultaidoneo para estudios costeros, disciminacionde cubiertas vegetales y exploracion minera.En los ultimos dos satelites se anadio otrosdos sensores: una camara pancromatica con

alta resolucion (5.8 m), y un sensor de obser-vacion regional (WIFS) [1].

6.6.4. TIROS- NOAA

El primer satelite se lanzo en los anos se-senta, denominandose TIROS, mas tarde pa-san a denominarse NOAA (National OCeanicand Atmospheric Administration Satellite). Elsensor AVHRR (Advance Very High Resolu-tion Radiometer ), esta disenado para propor-cionar imagenes en 5 bandas del espectro(R, IRC, IRM, IRT), las imagenes se encuen-tran en tres formatos diferentes: la maximaresolucion es denominada LAC (Local AreaCoverage), cuando se graba a bordo, HRPT(High Resolution Picture Transmission) cuan-do es enviada en tiempo real a las estacionesreceptoras. Ademas del sensor AVHRR, losNOAA llevan otros sensores de interes me-teorologicos como son la sonda TOVS (Ti-ros Operational Vertical Sounder ), el sensroSBUV/2 (Solar Backscatter UltraViolet Spec-tral Radiometer), para medir las concentracio-nes verticales de ozono en la atmosfera, y elERBE (Earth Radiation Buget Experiment) [1].

6.6.5. Satelites geoestacionarios

En el programa GARP (Global Atmosp-heric Research Programme) forman partelos satelites Meteosat, GOEs, GMS, Insat yGOMS.

el primer satelite geoestacionario se lan-zo en 1966 por la NASA, denominando-se ATS (Aplications Technollogy Satellite),siendo posteriomente convertido en la seriede GOES (Geostationary Operational Enviro-mental Satellite). El satelite Meteosat fue lan-zado por primera ves en 1977.

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6.6.6. Terra y Aqua

El Terra fue lanzado en diciembre de 1999 yel Aqua en mayo de 2002, ambos incorporanuna gran variedad de sensores que se com-plementan para generar variables de interesambiental. El terra dispone de los sensores deMODIS, CERES, MIRS, MOPITT y ASTER yel Aqua de AIRS, AMSR-E, CERES, HSB yMODIS [1].

El ASTER (Advanced Sapceborne ThermalEmision and Reflection Radiometer ), cuentacon 15 canales: 4 con 15 m de resolucion (V,R, IRC, IRC), 6 con 30 m de resolucion en elSWIR y otros 4 en el IRT. Tiene como objetivomedir las propiedades de las nubes, estudiosde vegetacion, temepratura terrestre y topo-grafıa [1].

El CERES ((Clouds and the Earth’s RadiantEnergy System) mide el balance de radica-cion global terrestre y proporciona estimacio-nes sobre las propiedades de las nubes.

MISR (Multi-angle Imaging Spectroradio-meter ), primeros sensores en proporcionaruna cobertura multiangular de todo el plane-ta, teniendo una capacidad de observar si-multaneamente 9 angulos distintos y 4 ban-das espectrales (A, V, R, IRC).

MODIS (Moderate-Resolution ImagingSpectroradiometer ) es el primer sensorcon capacidad hiperespectral lanzado alespacio. Cuenta con 36 canales, a distintasresoluciones y ambitos del espectro. Lasprimeras bandas tienen una resolucion de250 m de resolucion, cubriendo el R e IRC.Las siguientes 5 ofrecen 500 m y cubren el Vy diversas bandas del SWIR. El resto con unaresolucion de 1 km, cubren principalmente elVIS-IRC, IRM y termico. La principal novedaddel sensor MODIS es que tanto las imagenesorginales como todos los productos derivadosse encuentran accesibles gratuitamente eninternet.

MOPITT (Measurements of Pollution In The

Troposphere), es un sensor primordialmentedisenado para estudiar las condiciones de labaja atmosfera, particularmente como interac-ciona las superficies terrestres y marinas.

DMSP (Defense Meteorologival SatelliteProgram), disenado inicialmente con propo-sito militar para la facilitacion de informacionglobal y diaria sobre la cobertura de nubes.

6.6.7. Programas comerciales

Los principales satelites se encuentrandentro de tres empresas norteamericanas:Space Imaging y Orbimage (conocida recien-temente como Geoeye), Earthwactch Inc (re-bautizada como Digital Globe). La primera espropietaria de IKONOS y Orbiew. QuickBirdde Digital Globe. La empresa ImageSat Inter-national, dispone la serie EROS.

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Sensor Resolucion espacial Resolucion espectral (µm) Resolucion Temporal

79 m 0.5-0.679 m 0.6-0.7

MSS 79 m 0.7-0.8 18 dıas79 m 0.8-1.1240 m 10.4-12.6

80 m 0.475-0.575RBV 80 m 0.580-0.680 18 dıas

80m 0.690-0.83040 m 0.505-0.750

30 m 0.45-0.5230 m 0.52-0.6030 m 0.63-0.60

TM 30 m 0.76-0.90 16 dıas30 m 1.55-1.75120 m 10.40-12.5030 m 2.08-2.35

30 m 0.45-0.5230 m 0.52-0.6030 m 0.63-0.69

ETM+ 30 m 0.76-0.90 16 dıas30 m 1.55-1.75120 m 10.40-12.5030 m 2.08-2.3515 m 0.52-0.90

Cuadro 1: Sensores del programa Landsat.

Sensor Resolucion espacial Resolucion espectral (µm) Resolucion Temporal

20 m 0.50-0.59HRV 20 m 0.61-0.68 26 dıas

20 m 0.79-0.8910 m 0.5-0.73

20 m 0.50-0.5920 m 0.61-0.68

HRVIR 20 m 0.79-0.89 26 dıas20 m 1.58-1.75

10 m, 5 m, 2.5 m 0.51-0.73

1 km 0.43-0.47Vegetation 1 km 0.61-0.68 26 dıas

1 km 0.78-0.891 km 0.1.58-1.75

Cuadro 2: Sensores del satelite SPOT.

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Sensor Resolucion espacial Resolucion espectral (µm) Resolucion Temporal

76.5m, 32.25 m 0.45-0.52LISS-I 76.5m, 32.25 m 0.0.52-0.59 22 dıas

76.5m, 32.25 m 0.62-0.6876.5m, 32.25 m 0.77-0.86

23 m, 5.8 m 0.52-0.5923 m, 5.8 m 0.62-0.68

LISS-III 23 m, 5.8 m 0.77-0.86 22 dıas23 m, 5.8 m 1.55-1.70

5.8 m 0.5-0.75

WiFS 188 m 0.62-0.68 22 dıas188 m 0.77-0.86

60 m 0.62-0.68AWiFS 60 m 0.77-0.86 22 dıas

60 m 1.55-1.70

Cuadro 3: Sensores del satelite IRS

Sensor Resolucion espacial Resolucion espectral (µm) Resolucion Temporal

1 km 0.58-0.68 12 horasAVHRR/1 1 km 0.72-1.10 12 horas

1 km 3.55-3.93 12 horas1 km 10.3-11.3 12 horas

1 km 0.58-0.68 12 horas1 km 0.72-1.10 12 horas

AVHRR/2 1 km 3.55-3.93 12 horas1 km 10.3-11.3 12 horas1 km 11.5-12.5 12 horas

1 km 0.58-0.68 12 horas1 km 0.72-1.10 12 horas

AVHRR/3 diurno 1 km 1.58-1.64 12 horas1 km 10.3-11.3 12 horas1 km 11.5-12.5 12 horas

1 km 0.58-0.68 12 horas1 km 0.72-1.10 12 horas

AVHRR/3 nocturno 1 km 3.55-3.93 12 horas1 km 10.3-11.3 12 horas1 km 11.5-12.5 12 horas

Cuadro 4: Sensores del satelite NOAA

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Referencias

[1] Chuvieco Salinero, E. (2008). Teledetec-cion ambiental: La observacion de la Tierradesde el Espacio. Ariel Ciencia, Espana,3ra edition.

[2] CICEANA (2007). Saber mas... percep-cion remota. CICEANA: Centro de infor-macion y comunicacion ambiental del NorteAmerica, A.C.

[3] Gandıa, S., Melia, J., Miralles, J., andde Valencia, U. (1991). La teledecteccionen el seguimiento de los fenomenos natura-les. Recursos renovables: agricultura. Pu-blicacions de la Universitat de Valcncia.

[4] Perez Gutierrez, C. and Munoz Nieto, A. L.(2006). Teledeteccion: nociones y aplica-ciones. Universidad Salamanca.

[5] Perez, D. (2007). Introduccion a los sen-sores remotros: Aplicaciones en geologıa.Universidad de Buenos Aires.

[6] Rees, W. G. (2001). Physical principlesof remote sensing. Cambridge UniversityPress, 2 edition.

[7] Reuter, F. (2009). Principios de teledetec-cion. Number 33 in Serie Didactica.

[8] Sobrino Rodrıguez, J. A. (2001). Telede-teccion. Universitat de Valencia, Espana.

[9] Zerda, H. R. (2004). Manual de telede-teccion. Primer inventario nacional de bos-ques nativos, proyectos bosques nativos yareas protegidas birf 4085-AR 1998-2001,Republica de Argentina, Ministerio de Sa-lud y ambiente de la nacion y secretarıa deambiente y desarrollo sustentable.

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