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PDI_TELEDETECIONTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA AGRARIA LALA MOLINAMOLINALA LA MOLINAMOLINA
DIPLOMADO EN RIEGO Y DRENAJEDIPLOMADO EN RIEGO Y DRENAJE
TECNICA DE PROCESAMIENTO DE IMAGENESTECNICA DE PROCESAMIENTO DE IMAGENES
ING. MARCELO PORTUGUEZ MAURTUAEspecialista en Sistema de Información GeográficaEspecialista en Sistema de Información GeográficaE-mail: [email protected]: 01- 997 -309-955
Que es la teledetección?Que es la teledetección?
TeledetecciónTeledetección
Es el proceso por el cuál podemos obtener información de unobjeto mediante un dispositivo sin estar en contacto físico conél un claroél, un claro.
Es una técnica que ha ido evolucionando aceleradamente durantelas últimas décadas con el aparición de la tecnología satelital, susorígenes se ubican con el inicio de las actividades aeronáuticas aorígenes se ubican con el inicio de las actividades aeronáuticas aprincipio de siglo XX para ir evolucionando con el desarrollo de lasactividades espaciales. Hoy en día, las definiciones de
l d ó l d b l d d lteledetección se utilizan para describir las actividades que realizanlos satélites, trasbordadores espaciales o determinado tipo deaviones
Elementos que intervienen Elementos que intervienen
(D) D) El Sistema Sensor
(A) Fuente de energía o iluminación
(E) (E) Sistema de trasmisión, Recepción y proceso
(G(G) Aplicación
(B) (B) Radiación
(F) F) Interpretación y análisis
(C) (C) Interacción con la superficie terrestre
Hitos histórico (1)Hitos histórico (1)( )( )
• 1837-Primera fotografía en b/n: Daguerre
• 1935-Kodak introduce las películas en color.
• 1941-Se comienza emplear b/n: Daguerre
• 1858- Primera fotografía aérea: G.F. Tournachon
film en IR (b/n)
• 1904-Primer mapa topográfico a partir de fotografías aéreas: Fourcadefotografías aéreas: Fourcade
• 1909-Wilbur Wright utiliza la primera cámara aerofotográficaaerofotográfica
Hitos histórico (2)Hitos histórico (2)( )( )
• 1943- Se inventa el radar
• 1944 Comienza a
• 1959 - Se inventan los exploradores multiespectrales (U de • 1944- Comienza a
emplearse el film en IRC
• 1947- Primera foto espacial
multiespectrales (U. de Michigan)
desde un cohete V-2, con cámara automática.
• 1955- Se desarrolla la 1955 Se desarrolla la ortofoto.
• 1957- Se envía el primer télit l i (S t ik)satélite al espacio (Sputnik)
Hitos histórico (3)Hitos histórico (3)( )( )
• 1960 – Primer satélite meteorológico: TIROS
• 1962 – Fotografías aéreas de gran altura (U-2)
• 1966 - Primeras fotos • 1966 Primeras fotos espaciales (Apollo 9)
• 1967- Se inventa el rádar de b é ( fabertura sintética (U. of
Michigan)
Hitos histórico (4)Hitos histórico (4)
1972 L i t d l
( )( )
• 1972 - Lanzamiento del primer Landsat.
• 1982… misiones del Space Shuttle
• 1982 - Landsat-4 (TM)
• 1986 - Lanzamiento del primer SPOT (primer satélite comercial).)
• 1991 - Se lanza el primer satélite de la ESA (ERS-1)1).
Hitos histórico (5)Hitos histórico (5)
1999 S l l L d t
( )( )
• 1999 - Se lanza el Landsat-7, el Terra y el Ikonos.
• 2000 – Satélite argentino gSAC-C, EO-1
• 2001 – Quickbird.
• 2002 – Aqua, Envisat, SPOT-5.
• 2003 Constelación de • 2003 – Constelación de satélites SSL.
• 2004 – Icesat, Proba, CBERS
• 2005 – Radarsat-2
Otros datos de teledetecciónOtros datos de teledetección
• Sensores aeroportados(lid hi l)(lidar, hiperespectral).
• Aviones no tripulados (UAV).(UAV).
• Sensores terrestres
Evolución de los sistemas de teledetecciónEvolución de los sistemas de teledetección
SistemasSistemas SensoresSensores ComercialesComerciales
IKONOS
SPIN-2
SPOT 4, 5SPOT 4, 5
QuickBird
EROS A1Orbview 3
Aqua
CALIPSO
TRMM
GRACE CloudsatCALIPSO
GIFTSTOPEX
Meteor/SAGE Landsat
NOAA/POES
Terra SORCE
SeaWiFS
AuraJasone a SORCEICESat
Jason
Observación globalObservación globalgg
Observación globalObservación globalgg
Observación es escalableObservación es escalable
Observación Observación multiescalarmultiescalar
Imágenes MODIS (500 m) - Landsat (30m) – Ikonos (1 m) de la ciudad de San) ( )Francisco, CA. Color natural.
Observación directa de la cubiertaObservación directa de la cubierta
Disponibilidad en tiempo realDisponibilidad en tiempo realp pp p
Antena de bajo costepara la recepción de imágenesNOAA-AVHRR en formato HRPT
ALGUNAS APLICACIONESALGUNAS APLICACIONES
Eutrofización de lagosEutrofización de lagos
1/feb/1973 1/ene/1979 12/ene/19891/feb/1973 1/ene/1979 12/ene/1989
Lago Turkana, Kenia. National Geographic, 1998
Desecación Mar deDesecación Mar de AralAralDesecación Mar de Desecación Mar de AralAral
Landsat-TM (1976 y 1997)National Geographic, 1998
I d iI d iInundacionesInundaciones
Satélite: Landsat 7
Fecha de adquisición:q14/08/2000 – 20/08/2002
Río Elba (Europa Central)Fuente:http://visibleearth.nasa.govp g
Tsunami en el Índico (26Tsunami en el Índico (26--XIIXII--2004)2004)
Quickbird color naturalQuickbird color naturalBanda Aceh, 28-XII-2004
www.digitalglobe.com
Análisis de efectosAnálisis de efectos
www.digitalglobe.com
Tsunami en SriTsunami en Sri--LankaLanka
www.digitalglobe.com
Movimiento de Movimiento de dunasdunas
1982 1992 1992-19821982 1992
Dirección dominante del viento
1992-1982
0 1 Km Desplazamiento en 10 años (290 m)
Collado, 1998
AgriculturaAgricultura
TERRA-MODIS3/06/20023/06/2002Delta de Nilo (Egipto)Fuente:http://visibleearth nasa govhttp://visibleearth.nasa.gov
Detección de plagasDetección de plagas
Efectos de una placa de gusanos
Infrarrojo color TérmicoEfectos de una placa de gusanosCortesía Dr. Jan Clevers, Wageningen
VertidosVertidos de de petróleopetróleopp
Imágenes Envisat.
Erupciones volcánicasErupciones volcánicas
I á t i t iImágenes anterior y posterior a la erupción del volcán St. Helens (1980)
Imágenes Landsat-TM (1972 y 1985))
National Geographic, 1998
Seguimiento Seguimiento de casquetes de casquetes glaciaresglaciaresg ac a esg ac a es
Satélite: Landsat 7F h d d i i ióFecha de adquisición:21/02/2000Antártida
Fuente:http://visibleearth.nasa.gov
Cambios urbanosCambios urbanos
1984 1992 2002
Cobertura del suelo planetariaCobertura del suelo planetaria
www.glcf.umd.edu
Incendios forestalesIncendios forestales
Modis 4 08 2003 3 08 2003
MOPITT 1 a 7-08-2003
Modis 4-08-2003 3-08-2003
PRINCIPIO FISICO DE LA TELEDETECCIONPRINCIPIO FISICO DE LA TELEDETECCIONRadiación ElectromagnéticaRadiación Electromagnética
La R.E.M es energía que se propaga en el espacio exteriorcomo ondulaciones armónicas, trasmitidas de un lugar aotro en forma continua a la velocidad de la luz. Estaenergía se describe generalmente por tres elementos:Longitud de onda (λ), Intensidad (I) y Frecuencia (F).
RadiaciónRadiación EletroEletro--MagnéticaMagnética: : InteracciónInteracción concon lala S perfícieS perfícieInteracciónInteracción concon lala SuperfícieSuperfície
InteracciónInteracción Energia Energia -- CoberturaCobertura
Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético
Fraccionamiento ordenado de la Radiación
Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético
Fraccionamiento ordenado de la RadiaciónElectromagnética en bandas o regiones donde aquella tieneun comportamiento similar
Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético
Frecuencia (MHz)1014 1013 1012 1011 1010 109 10
8107 106 105 104 103 102
MICROONDAS
RADARRADARINFRARROJOINFRARROJOIBLE
VIO
LETA
VIO
LETA
RAYOS - XRAYOS - XGA
MM
AG
AM
MA
RADARRADAR
TV RADIOTV RADIOV
IS
ULT
RAV
ULT
RAV
RAYOS XRAYOS X
RAY
OS
RAY
OS
0.01 0.1 101 100 0.1 10 1 100 0. 1 101 1 10
TV - RADIOTV - RADIO
Amgstroms Micrones Centímetros Metros
Longitud de onda ( λ )
Curva de Curva de ReflectividadReflectividad
Según las características físicas y químicas, losdistintos objetos reflejan en mayor o menorproporción la energía correspondiente a distintasproporción la energía correspondiente a distintasregiones del espectro electromagnético, estasdiferencias se manifiestan en las curvas deREFLECTIVIDAD.
Curvas de Curvas de ReflectanciaReflectancia EspectralEspectralVISIBLE INFRARROJO
80
IA (%
)
60 VEGETACION
NIEVE
LEC
TAN
C
40
SANA
VEGETACIO
RE
FL40
SUELO
VEGETACION
ENFERMA
20
AGUA
SUELO
AGUA0,5 0,60,4 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
0µm
Longitudes de onda Longitudes de onda SateliteSatelite LandsatLandsat
Espectro ElectromagnéticoEspectro ElectromagnéticoDesde el espectro visible hasta las ondas de radarDesde el espectro visible hasta las ondas de radar
SENSORES PASIVOSSENSORES PASIVOS SENSORES ACTIVOSSENSORES ACTIVOS
VISIBLE INFRARROJO MICROONDAS DE RADARAN
OAN
O
DIO
DIO AN
OAN
OKK XX CC SS LL
CERC
CERC ME
DME
D
LEJA
LEJA
1000
1000µm=0,1 cm0.4 0.5 0.6 0.7 3 14 100 cm
Resolução dos Sistemas Orbitais
ESPACIAL
Capacidade do detector emCapacidade do detector emdistingüir objetos na superfície terrestre;
É expressa em termos do seu campo
h = altitude
É expressa em termos do seu campoinstantâneo de visada ou IFOV(Instantaneous Field of View). Este ângulodo IFOV define a área do terreno focalizadado IFOV define a área do terreno focalizadaa uma dada altitude pelo instrumento;
O IFOV representa o tamanho do pixel no terreno.O IFOV representa o tamanho do pixel no terreno.
Sistemas Sensores: “Resoluções...”
Diferentes Resoluções Espaciais
PLANEJAMENTO URBANO
IKONOS 4 m (Eixo Central – Brasília)
IKONOS 1m (Pancromática)
í
IKONOS 4m Ver/NIR/A(Parque Nacional de Brasília) Ver/NIR/Azul
Resolução dos Sistemas Orbitais
LandsatETM+ 30 ETM 30 m(PNB) 250m
500m
Sensor MODIS 1kmPNB
500m
1km
Imagem IKONOS 1m
Imagem IKONOS 4m
Imagem ETM+ 15m
Ferreira et al, 2003 (Simp. Geografia Física)
Sistemas Sensores: “Resoluções...”
2 bits 8 bits
R l ã T lResolução Temporal(frequência do imageamento)
Resolução Radiométrica(níveis de cinza / “qualidade” da imagem)
Sistemas Sensores: “Resoluções...”ESPECTRAL
aCentenas de bandas
ESPECTRAL
cia M
ed
idaCentenas de bandas
“Hiper-espectral”
efl
ect
ân
cCaracterísticas Espectrais da Cena
Comprimento de Onda
Re
lect
ân
cia
Banda 3
Banda 4
a M
ed
ida
Refl
Banda 2
Banda 1flect
ân
cia
Comprimento de Onda
Poucas bandas Banda 1
Comprimento de Onda
RefPoucas bandas
“Multi-espectral”
Sistemas Sensores: “Resoluções...”ESPECTRAL
Landsat Hyperion
ESPECTRAL
Le g e n d No DataLegend
Hemlock/
N o D a t a
H a r d w o o d
S o f t w o o d
Le g e n dOpen field
Red Maple
Red OakMixed Hardwood
Hardwood Mix
Mixed Conifer
Norway Spruce
Red PineG r a s s / F i e ld sHardwood/Conifer Mix
White Pine
Red Pine
Spruce Swamp
Hardwood Bog
RADIOMÉTRICA (discretização da informação)
Determina a qualidade da imagem em termos daDetermina a qualidade da imagem em termos da
escala de cinza da imagem 2 n (n = numero de
bits)2 bits (0 4) 8 bits (0 256))2 bits (0- 4) 8 bits (0- 256)
1 bits (0-2) 2 bits (0- 4)
Programa Landsat
Programa Landsat
Interacciones de la R E M con la AtmosferaInteracciones de la R E M con la AtmosferaInteracciones de la R.E.M. con la AtmosferaInteracciones de la R.E.M. con la Atmosfera
ABSORCIÓN, producida en su mayor parte por losgases que hacen parte de la atmósfera: O2, O3,CO2 Tierra etcCO2, Tierra, etc.
DISPERSIÓN, ocasionada especialmente por el vaporde agua y los aerosolesde agua y los aerosoles.
REFLEXIÓN, ocurre especialmente cuando hay nubesd l d l di ió l ique devuelven parte de la radiación al espacio
exterior
Interacciones de la R.E.M. con los objetos Interacciones de la R.E.M. con los objetos d l fi id l fi ide la superficiede la superficie
La energía que llega a la superficie terrestre se denomina RADIACIÓN INCIDENTE, esta energía puede sufrir:
ABSORCIÓN, los cuerpos de la superficie absorben, p pdiversas proporciones de la radiación incidentesegún su composición física y química
EMISIÓN, parte de la energía absorbida esalmacenada en forma de calor y durante la nocheses emitida también en forma de calores emitida también en forma de calor.
Regiones espectrales utilizadas en teledetecciónRegiones espectrales utilizadas en teledetección
Región visible 0.4-0.7 µm, sensible al ojo humano.Infrarrojo 0.7-15µm, importante para estudio devegetación.egetac óInfrarrojo cercano 0.7-1.3µm, estructura celular de lavegetación influye en la energía captada por sensor.Infrarrojo medio 1 3-3(8)µm la humedad condiciona laInfrarrojo medio 1.3 3(8)µm, la humedad condiciona lacantidad de energía absorbida o reflejada por lavegetación.Infrarrojo lejano o termal 3(8) 15µm la energíaInfrarrojo lejano o termal 3(8)-15µm, la energíacaptada por el sensor es la emitida por los cuerpos enforma de calorMi d 1 3 tili d l dMicroondas 1mm-3m, utilizada por el radar por sucapacidad para penetrar lluvias, nubes, etc.
Aplicaciones de la Aplicaciones de la reflectanciareflectancia espectral en la espectral en la interpretacioninterpretacion dede imagenesimagenesinterpretacioninterpretacion de de imagenesimagenes
El á i i l d fl t i l i f jEl máximo nivel de reflectancia ocurre en el infrarrojocercano, región en la cual la estructura de las hojas esresponsable por el mayor o menor grado dereflectancia.En la región visible, la máxima reflectancia correspondeal verde, por esto el ojo humano ve a la vegetación de, p j geste color; los pigmentos presentes en las hojasdeterminan los niveles de reflectancia.El agua absorbe casi el 100% de la radiaciónEl agua absorbe casi el 100% de la radiacióncorrespondiente al infrarrojo, por tanto, los cuerpos deagua aparecen negros en los productoscorrespondientes a las regiones del infrarrojocorrespondientes a las regiones del infrarrojo
Para discriminar variaciones internas en el agua,d ó l d f d d dsedimentación o niveles de profundidad, usar
productos del rango visible especialmente azul yverde.Los ambientes urbanos presentan mayorescontrastes en la región visible.Los suelos presentan una curva ascendenteLos suelos presentan una curva ascendentedesde el visible hacia el infrarrojo, el contenidode materia orgánica es altamente condicionante,a mayor contenido menores niveles dea mayor contenido menores niveles dereflectancia.
CONOCIENDO UNA IMAGENCONOCIENDO UNA IMAGEN
Imágenes Imágenes -- MatricesMatrices
Una imagen digital es una matriz de datos, dondecada pixel tiene una coordenada espacial definida segúncada p e t e e u a coo de ada espac a de da segúsu ubicación en determinada línea y columnas.El eje X representa el numero de columnas y el eje Y, elnumero de líneasnumero de líneas.Los valores numéricos, corresponde a la radiaciónmedia de una parcela de terreno equivalente altamaño del pixeltamaño del pixel.Los sensores obtiene normalmente imágenes en 8 bits,motivo por el cual los valores numéricos oscilan entre 0255y 255.
Pancromático Pancromático -- MultiespectralMultiespectralpp
Existe sensores que obtienen información en una solaExiste sensores que obtienen información en una solalongitud de onda, motivo por el cual guardan lainformación en un solo archivo.Al trabajar en una sola banda se le denominaAl trabajar en una sola banda, se le denominaPancromático.Pero existen otros sensores, que para una misma
bti i hi d d lescena, obtienen varios archivos, cada uno de loscuales guarda la información de la radiación media delterreno en diferentes longitudes de onda.A la técnica que maneja varias bandas de una mismaescena, se le conoce como Multiespectral.Este es el caso del sensor Landsat que captura para unaq p pmisma escena 7 archivos.La combinación de estos archivos posibilita lacomposición de imágenes a color.composición de imágenes a color.
Color verdadero Color verdadero –– Falso colorFalso color
La visión humana esta restringida a las longitudes deonda denominadas visibles, mientras que los sensores“ven” o captan información en longitudes de ondas talesp gcomo infrarrojo o termal.Por ejemplo el sensor Landsat capta información en 7sensores de onda diferentes: en longitud de onda delsensores de onda diferentes: en longitud de onda delAzul, Verde y Rojo (igual a la información que captannuestros ojos), y en tres bandas en el denominadoInfrarrojo y una termalInfrarrojo y una termal .Pero el monitor emite en 3 canales y el sensor ofreceinformación en 7 bandas, ¿como resolver este
bl ?problema?
Asígnanos al cañón rojo de la computadora, lainformación que el sensor detecto como radiando enrojo sobre la superficie terrestre; al cañón azul de laj p ;computadora, la información que el sensor detectocomo radiando en azul sobre la superficie terrestre; alcañón verde de la computadora la información que elcañón verde de la computadora, la información que elsensor detecto como radiando en verde sobre lasuperficie terrestre. A esta forma de ver las imágenesse las denomina Color Verdaderose las denomina Color Verdadero.
MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIONPOR SU ATENCIONPOR SU ATENCIONPOR SU ATENCION