UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DE SISTEMAS Y DE ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
Modulo V: APLICACIONES SATELITALES
APLICACIONES EN INGENIERIA DEL SATELITE IKONOS
XXVI CURSO DE ACTUALIZACIN DE CONOCIMIENTOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
DOCENTE :
ING. MIGUEL BOCANEGRA JCOME
ALUMNOS :
LLUNCOR ROJAS, Jorge Christian
NUEZ EDQUEN, Huver Ronald.
PUICON UCEDA, Deysi Daniela
VASQUEZ PURIHUAMAN , Roxana Elizabeth
INTRODUCCION
Los primeros en observar la Tierra fueron los tripulantes de la nave
espacial Apolo 8, a finales del ao 1968. Afortunadamente, en la
actualidad, todos podemos tener esa visin de la Tierra desde el
espacio gracias a los satlites de teledeteccin.
La teledeteccin es la captura
de imgenes desde satlites o
plataformas areas (aviones,
helicpteros o vehculos areos
no tripulados). La
observacin espacial desde
satlites nos muestra una
cobertura global y exhaustiva
de la superficie terrestre.
OBJETIVOS
Conocer el proceso y caractersticas de la teledeteccin o Imgenes Satelitales.
Uso y aplicacin de las imgenes satelitales en la Ingeniera.
MARCO TEORICO A. Telecomunicacin y Satlites
Los satlites de rbita polar vuelan a una altura de unos 700 - 800
km. o menos; van siguiendo un recorrido que generalmente no es
estrictamente polar sino que se encuentra levemente inclinado (unos 7,5
8,5) con respecto al eje de rotacin de la tierra.
Son los mayoritariamente utilizados
para el monitoreo y relevamiento de
recursos naturales (aplicaciones
agrcolas, forestales y geolgicas),
oceanografa y meteorologa.
(LandSat, QuickBird, IKONOS)
Segn su Orbita
Poseen una velocidad
angular igual a la de la
rotacin del planeta por
lo que permanentemente
miran una de las dos
caras del mismo. Son
ampliamente utilizados
para telecomunicaciones
y tambin para
meteorologa.
Los satlites de rbita geoestacionaria (o de rbita ecuatorial), se
encuentran en una posicin fija con respecto al eje de rotacin terrestre.
Generalmente se sitan a gran altitud.
Un sensor es el aparato que rene la tecnologa necesaria para captar
imgenes a distancia y que es transportado en una plataforma. Puede
captar informacin para diferentes regiones del espectro y cada una de
estas regiones se denomina canal o banda.
Por ejemplo, landsat es una plataforma que contiene dos sensores
landsat-TM y landsat-MSS, el primero de los cuales permite
captar radiacin en 7 bandas (azul, verde, rojo, 3 en el infrarrojo
cercano y 1 en el infrarrojo trmico) y el segundo en 4 bandas (verde,
rojo y 2 en el infrarrojo cercano).
Sensores de Alta Resolucin
Imagen multiespectral (MS).
Imagen que lleva asociados varios valores numricos a cada pxel,
tantos como bandas espectrales sea capaz de detectar el sensor. A
priori, es el tipo de producto ms til ya que nos proporciona, en
cierto modo, la firma espectral de los distintos elementos presentes en
la imagen. As, por ejemplo, el satlite IKONOS proporciona una
imagen multiespectral con 4 bandas, que cubren las regiones
espectrales correspondientes al azul, verde, rojo e infrarrojo prximo.
Cuanto mayor sea el nmero de bandas que proporciona el sensor,
mayor ser la capacidad de anlisis de los elementos presentes en la
imagen.
Segn el Tipos de Imgenes de Teledeteccin
Imagen pancromtica (PAN).
Dispone de una sola banda espectral que abarca comnmente gran
parte del visible y comienzo del infrarrojo, obteniendo como resultado
una imagen que habitualmente se representa en una escala de grises
(imagen en blanco y negro). Como contrapartida, tienen la ventaja de
poseer mayor resolucin espacial que las multiespectrales que
proporciona el mismo satlite. Es por ello que son muy interesantes
para la deteccin de pequeos elementos de la superficie terrestre que
no son distinguibles en la imagen multiespectral.
Imagen fusionada (PS).
Este tipo de imagen se obtiene mediante la fusin de una imagen
multiespectral con una pancromtica. Bsicamente, consiste en asignar
a cada pxel de la imagen pancromtica los valores procedentes de un
algoritmo que combina la imagen pancromtica con la multiespectral.
El resultado final es una imagen multiespectral con la resolucin
espacial de la pancromtica. El in-conveniente de este tipo de
imgenes es que se modifica la informacin espectral original captada
por los sensores a travs de los algoritmos usados, por lo que se suelen
utilizar nicamente como herramientas de interpretacin visual y no
para anlisis espectral.
Imagen estreo.
En realidad se refiere a dos imgenes de una misma zona tomadas con
ngulos de visin distintos. Muchos satlites tienen la capacidad de
reorientar el sensor, lo que les permite tomar, en una o en sucesivas
pasadas, este tipo de imgenes. Se suelen emplear para generar
modelos de elevacin del terreno.
Sensores pticos o Fotogrficos:
La informacin captada es registrada en una emulsin fotogrfica al
ser recibida (ej.: fotografa area pancromtica, satlites fotogrficos
de baja altura).
Sensores Digitales o Electrnicos:
La informacin captada es registrada en un formato digital conocido
como RASTER. Este consiste en una matriz de filas y columnas,
cada celda constituye el pixel (el mnimo tamao que puede detectar el
sensor) que est definido por un valor X (columnas), un valor Y
(filas) y un valor Z o Valor Digital VD, que es el que contiene la
informacin de ese pixel.
De acuerdo a como se registra la informacin
Sensores pticos o Fotogrficos:
La informacin captada es registrada en una emulsin fotogrfica al
ser recibida (ej.: fotografa area pancromtica, satlites fotogrficos
de baja altura).
Sensores Digitales o Electrnicos:
La informacin captada es registrada en un formato digital conocido
como RASTER. Este consiste en una matriz de filas y columnas,
cada celda constituye el pixel (el mnimo tamao que puede detectar el
sensor) que est definido por un valor X (columnas), un valor Y
(filas) y un valor Z o Valor Digital VD, que es el que contiene la
informacin de ese pixel.
Sensores Pasivos de Energa Reflejada:
Estos tiene gran similitud con la visin normal del ser humano; tambin
es el sistema que adopta la fotografa convencional. Se tiene separada
la fuente de energa (ej. sol), el objeto en estudio y el sensor.
Sensores Pasivos de Energa Emitida:
En este caso la fuente y el objeto son uno solo, luego el sensor solo est
midiendo la energa emitida por un objeto (fuente). Los elementos de la
superficie terrestre absorben parte de la energa proveniente del sol y
la transforman en calor, esa energa en forma de calor es re-irradiada
hacia el espacio, es as como bajo este sistema, los elementos de la
superficie terrestre son objeto y fuente de energa a la vez.
De acuerdo a la Fuente de Energa Electromagntica
Sensores Activos de Energa Reflejada:
En este sistema el sensor tiene su propia fuente de energa, generalmente
se trata de una antena radar que emite energa en el rango de las
microondas hacia la superficie terrestre y mide la proporcin de la
energa REFLEJADA por el objeto. Debido a caractersticas
particulares de este tipo de ondas, estos sistemas poseen la ventaja de
poder realizar mediciones en horarios nocturnos (debido a que no
necesitan de la luz solar), o con cobertura nubosa (la onda es capaz de
penetrar las nubes sin ser interferida). Estos sistemas se denominan
radar y tienen mayor aplicacin en pases o regiones con una alta
frecuencia de das nublados o para estudios oceanogrficos.
Orientacin vertical, habitual en satlites de resolucin espacial baja
(meteosat) o media (Landsat);
Orientacin oblicua, tpica del radar;
Orientacin modificable, aparece en los sensores de alta resolucin a
partir del SPOT-IHV. Permite mantener una elevada resolucin
espacial y tener una resolucin temporal (tiempo de revisita) tambin
elevada.
En funcin de la orientacin
Resolucin Espacial:
Es el mnimo tamao del pixel. Constituye la menor dimensin que el
sensor es capaz de individualizar en la superficie terrestre. Esta
propiedad, a su vez, est ntimamente relacionada con la dimensin
terrestre del ancho de faja barrido por el sensor.
Resolucin Radiomtrica:
Es la capacidad del sensor para cuantificar la intensidad de radiacin
que recibe de acuerdo al intervalo (canal) o intervalos de longitud de
onda para los cuales es sensible, fruto de ello es asignado a cada pxel
de cada intervalo o banda un valor digital (VD). Tambin se la
identifica con la cantidad de tonos de grises que el sensor es capaz de
captar.
Propiedades Comunes
Resolucin Espectral:
Es la cantidad de bandas del espectro en las que el sensor es capaz de
obtener informacin. Esto se logra con sensores independientes para cada
banda o con filtros que dejan pasar solo la informacin de bandas
predeterminadas (canales).
Resolucin Temporal:
Es el tiempo que media entre dos pasadas sucesivas del satlite sobre un
punto de la superficie terrestre, en similares condiciones geomtricas de
toma de la imagen. Tambin se conoce como Re-visita o Periodicidad.
Entre los desarrollos ms recientes en teledeteccin estn los sensores de
alta resolucin espacial, los de alta resolucin espectral y finalmente la
utilizacin del Radar de Apertura Sinttica (SAR).
Ikonos, con una resolucin espacial de 1 metro fue el primero de los
satlites de estas caractersticas que fue lanzado. La alta resolucin
espacial requiere satlites y tecnologas completamente diferentes,
incluyendo telescopios y sistemas de reorientacin del ngulo de
observacin, como en Spot.
Sensores de Alta Resolucin Espacial
En la figura se puede observar la diferencia entre una imagen
proveniente de un sensor con una resolucin espacial de 1.00 m y otra de
30.00 m de tamao de pixel, en cuanto al detalle de los elementos que
se pueden observar y a la superficie abarcada por cada una de ellas.
Satlite IKONOS
Es un satlite de alta resolucin operado por GeoEye. Sus capacidades
incluyen la captura multiespectral de 3.2 m, Near Infrared (NIR)/
0.82 m de resolucin pancromtica a nadir. Sus aplicaciones incluyen
elaboracin de mapas de reas urbanas y rurales, de reservas naturales
y desastres naturales, cartografa catastral, anlisis agricultura y
forestal, deteccin de cambios de minera y construccin.
Las imgenes IKONOS
tambin han sido procuradas
por SIC para su utilizacin
para la industria
cinematogrfica, a portando
vistas areas y fotos
satelitales de diversas reas
alrededor del mundo.
El satlite IKONOS es el primer satlite de tipo comercial que
posibilita la captacin de imgenes con un metro de resolucin espacial.
El trmino "IKONOS" proviene del griego y significa "imagen.
IKONOS colecta informacin de cualquier zona en promedio dos veces
al da, cubriendo reas de 20.000 km2 en una misma pasada y
produciendo como resultado imgenes de 1 metro de resolucin cada tres
das y de 4 m de resolucin todos los das.
Descripcin del Satlite
El satlite IKONOS pesa unos 720 kg y orbita la Tierra cada 98
minutos a una altitud de casi 680 km en forma sincronizada con el Sol,
pasando sobre un determinado lugar aproximadamente a las 10:30 a.m.
hora local. La rbita cubierta por el satlite se concentra lejos del rea
directamente debajo del recorrido del mismo, y los datos de un lugar
determinado pueden ser captados casi diariamente, si bien no en todos
los casos con 1 m de resolucin. El satlite fue diseado y fabricado por
la empresa Lockheed Martin Comercial Space Systems.
La empresa Raytheon construy los sistemas de apoyo terrestre, geo-
procesamiento digital, manejo de archivos y servicio al cliente, requerido
para distribuir la informacin captada por IKONOS.
AEROTERRA ofrece una diversidad de productos relacionados con
imgenes captadas por el poderoso satlite IKONOS, incluyendo
imgenes de diferentes resoluciones:
Pancromtica 1-metro: posibilita a los usuarios distinguir rasgos con
dimensiones tan pequeas como 1 m.
Color Multiespectral 4-metros: posibilita a los usuarios distinguir
rasgos con dimensiones tan pequeas como 4 m, a partir de informacin
tomada en tres bandas del espectro visible (azul, verde, rojo) e
infrarrojo.
Productos IKONOS
Pan-Sharpened:
Este producto combina digitalmente
las imgenes pancromticas de 1
metro de resolucin con las imgenes
multiespectrales de 4 metros,
resultando un nuevo producto que
presenta la ventaja de contar con
una resolucin de 1 m y con la alta
resolucin espectral (mayor
discriminacin) de las bandas del
visible y/o infrarrojo, lo cual la
convierte en un producto muy
superior a cualquier imagen de los
satlites actualmente operacionales.
Caractersticas del
Satlite IKONOS
Aplicaciones en la
Ingeniera y Construccin
Satlite IKONOS
En la Agricultura. pueden monitorear con mayor precisin la condicin y
vitalidad de sus cultivos y predecir con mayor acierto sus volmenes de
cosecha; adems, pueden prevenir problemas y ahorrar importantes
sumas de dinero a travs de su determinacin en estados tempranos.
En Geologa, ya no necesitarn recurrir a vuelos fotogrficos para
interpretaciones geolgico-estructurales. A partir de la posibilidad que
ofrece IKONOS de generar productos con elevado nivel de resolucin y
recubrimiento estereoscpico, estas imgenes resultan comparativamente
ms ventajosas que las fotografas areas.
Catastro Rural: Tareas de catastro que antes se deban realizar, s o
s, con fotografas areas o relevamientos en campo se ven simplificadas
y abaratadas por esta tecnologa, por ejemplo inventarios de las
unidades de produccin agropecuaria, la individualizacin de las
parcelas y el valor de las mismas.
Planificacin y catastro urbano y desarrollo local: para estos sectores,
una imagen que permite distinguir casas, calles, espacios verdes y su
estado de conservacin, es una herramienta de especial potencial. Las
imgenes de alta resolucin permiten analizar atributos poblacionales,
realizar tareas de planeamiento desarrollo y construccin, seguimiento de
proyectos o mapeo del uso de la tierra.
Infraestructuras, Obras Pblicas y Servicios: Entre las aplicaciones
especficas en el sector de la construccin todas las referentes a
ingeniera y gestin de vertederos, tendidos elctricos, vas frreas,
carreteras, oleoductos, gasoductos, conducciones de agua y a todo tipo
de instalaciones.
Telecomunicaciones y transportes: La precisin de las imgenes de alta
resolucin es fundamental para el diseo, planificacin y construccin de
las redes de telecomunicaciones, al permitir determinar la localizacin
ms idnea para los receptores, el uso del suelo urbano y hasta la
altura de los edificios. En el sector del transporte se utilizan imgenes
de alta resolucin para gestin de flotas, planificacin de rutas,
logstica de la distribucin, planificacin de Servicios de Emergencia y
Proteccin Civil.
Exploracin Petrolera, Minera y Gasoductos: estos proyectos de
exploracin se ven facilitados, particularmente en reas remotas donde la
informacin cartogrfica disponible es nula o defectuosa. Una vez que
las reas de Alto Potencial son identificadas, las imgenes de Alta
Resolucin son usadas para planeamiento, desarrollo y monitoreo de
recursos naturales e infraestructuras.
Ventajas y Desventajas
Mejor calidad mtrica y geomtrica ya que las fotografas areas originalmente no son productos geomtricamente corregidos. Con los
productos de IKONOS es posible obtener una orto imagen que cubra
totalmente el rea de inters, a partir de slo unos pocos puntos de
control terrestre
Mantienen uniformidad de tonalidades y contraste relacionada con la estabilidad de las condiciones atmosfricas durante el perodo de
captura del satlite.
Posibilitan la obtencin de cartografa de alta calidad en diferentes escalas y combinaciones de bandas, a partir de composiciones de
mapas que incluyen diferentes capas temticas superpuestas,
smbolos cartogrficos, leyendas, etc.
Conclusiones
La aplicacin de la teledeteccin esta dada por las Imgenes Satelitales y un sistema de apoyo como el
GPS
La informacin proporcionada por los Satlites mas que imgenes son datos de apoyo en la Ingeniera, no
son datos que se deben tomar como definitivos,
siempre se tendr que utilizar otro sistema de apoyo.
Imgenes Tomadas
Las islas que componen la ciudad italiana de Venecia y la Laguna de Venecia