SEMANA 14

ESTRUCTURA DE DATOS

IMAGEN DIGITAL

Son datos organizados en una grilla de columnas y líneas. De igual forma de una grilla de pixeles Usualmente representa una área geográfica.

Está compuesta por una matriz de puntos elementales (píxeles) generados por los captadores de los instrumentos de teledetección.

PÍXEL

Un píxel (picture element) es la menor unidad en la que se descompone una imagen digital. 

Representa la unidad elemental mínima de información de una imagen digital.

El píxel es el elemento pictórico más pequeño de las imágenes que es susceptible de ser procesado.

Definido por:

¨Su posición (fila, columna)

¨Tamaño (mayor o menor resolución espacial)

¨Luminancia (nivel de gris)



 El número de píxeles que integran un sensor de satélite o de cámara digital, definen su poder de resolución

A mayor número de píxeles por unidad de superficie, mayor resolución del fotosensor, pero también mayor es el volumen del archivo informático generado.

Los valores de brillo de cualquier banda espectral pueden ser usados para formar una imagen a color de los datos.

La imagen a color se forma como resultado de la mezcla de señales de rojo, verde y azul en cada pixel.

NÚMERO DIGITAL (DN)

• Cada píxel almacena un número digital (DN) medido por el sensor.
•  Mide  la radiancia promedio o brillo correspondiente al área de escena abarcada por dicho pixel. 
•  En una base binaria de 8 bits el DN poseerá 28 valores en un rango de 0 a 255. 

ESTRUCTURA DE UNA IMAGEN DIGITAL

* Está compuesta  de pixeles ubicados en la intersección de cada fila i y

columna j en cada una de las k bandas correspondientes a una dada

escena.

*Asociado a cada pixel existe un número (Número Digital, DN)

*Cada pixel en una escena que consta de k bandas espectrales habrá

asociados k niveles de grises. Estos definen un espacio espectral k

dimensional en el que cada pixel es representado por un vector que

constituye su firma espectral

      *Sin embargo, debemos considerar que de acuerdo a las características del        terreno, el área abarcada por un pixel puede incluir más de un tipo de objetos    o clases temáticas.

*La radiación reflejada correspondiente a dicho pixel estará compuesta por

las contribuciones de las firmas espectrales de las clases temáticas que

incluye.

FIRMA ESPECTRAL

• La forma en la cual un objeto refleja, emite o absorbe la energía  que conforma un patrón espectral denominado FIRMA ESPECTRAL.
•  Firma espectral: es la forma peculiar de reflejar o emitir energía de un determinado objeto o cubierta. Depende de las características físicas o químicas del objeto que interacciona con la energía electromagnética, y varía según las longitudes de onda.

La misma permite identificar y discriminar diferentes objetos de la naturaleza.

¨La firma espectral se “construye” a partir de la señal registrada.

EL SIGNIFICADO DE LOS COLORES EN LAS COMPOSICIONES MÁS FRECUENTES

La composición de color más parecida a lo que vemos nosotros vemos de forma natural es la 3,2,1 o color verdadero. Tiene el inconveniente de que resulta poco contrastada lo que hace difícil ver los detalles. La composición 4,3,2 es conocida como Falso color y también como Infrarrojo, ya que es parecida a las fotos aéreas tomadas con película infrarroja.

Es fundamental para estudiar la vegetación, ya que la vegetación verde irradia luz infrarroja. 

Lacomposición 4,5,3 es buena para diferenciar tipos de vegetación, es la utilizada en la cartografía de ocupación del suelo “Corine Land Cover” de la Agencia Europea de Medio Ambiente, al considerar que esas tres bandas son las que llevan mejor información para la interpretación del suelo.

Se denomina SWIR, de Short-Wavelenght Infrared, a una composición en que el rojo se usa para la banda 5 o 7. Vemos que la vegetación se ve verde intensa. Se usa mucho porque es como una imagen en color verdadero intensificado. 

FORMATOS

SEMANA 13

INTERACCIONES DE LA REM CON LOS OBJETOS DE LA SUPERFICIE

De cara a la identificación de objetos y procesos en la superficie terrestre, lo que nos interesa es la reflectividad de estos objetos respecto a las diferentes longitudes de onda. Cada tipo de material, suelo, vegetación, agua, etc. reflejará la radiación  incidente de forma distinta, lo que permitirá distinguirlo de los demás si medimos la radiación reflejada. A partir de medidas de laboratorio se ha obtenido la reflectividad para las distintas cubiertas en diferentes longitudes de onda.

REFLECTÁNCIA DEL AGUA

El agua clara tiene unas excelentes propiedades en cuanto a transmisión de la radiación electromagnética en el espectro visible y de absorción en el infrarrojo. En cuanto a la reflectividad, aparece un  pico en el verde que va reduciendose hasta el infrarrojo. Esta falta de reflectividad en el infrarrojo va a ser la clave para distinguir entre areas de tierra y agua tanto en costas o lagos como en rios, incluso en rios pequeños.

El carácter tridimensional de las superficies de agua hace que en su respuesta espectral aparezca un componente debido a la superficie, otro a la columna de agua y un tercero al fondo. Por lo tanto, cualquier variación tanto en la columna de agua como en los materiales del fondo van a alterar su respuesta; un fondo de arena clara proporciona mayor reflectancia que otro compuesto por matria orgánica en descomposición. Sin embargo debido a la escasa capacidad de penetración de la radiación, estas consideraciones sólo son válidas en aguas muy someras.

Cuando el agua contiene turbidez, las consecuencias sobre la respuesta espectral van a depender del tipo de turbidez. Si se trata de fitoplancton, aparecen importantes alteraciones en el verde (aumenta) y en el azul (disminuye). Estos resultados han permitido el desarrollo de diversas ecuaciones empíricas. Si se trata de sedimentos inorgánicos la reflectividad aumenta, especialmente en el rojo

REFLECTÁNCIA DEL SUELO

Las propiedades espectrales del suelo son relativamente simples, la transmisión es nula, por tanto toda la energía se absorbe o refleja. La reflectividad es relativamente baja para todas las bandas aunque aumentando hacia el infrarrojo. Hay una cierta dependencia entre reflectividad y contenido en agua del suelo, cuanto mayor es el segundo, mayor es la primera como se puede ver en la figura. Este aumento se ve interrumpido en aquellas regiones en las que el agua absorbe energía, por tanto cuanto mayor sea el contenido de agua en el suelo, mayor va a a ser la disminución en reflectividad de estas regiones.

Otros factores que afectan la respuesta espectral del suelo son la textura con una mayor reflectividad al aumentar el tamaño medio de las partículas de suelo, los suelos arenosos tienen mayor reflectividad (se ven más claros) que los arcillosos. El problema es que la textura afecta también al contenido de humedad por lo que no resulta fácil diferenciar (con imágenes de satélite) entre ambos factores. Los minerales de la arcilla tienen, por su parte, una caida en reflectividad entorno 

El contenido en materia orgánica también afecta a la reflectividad, cuanto mayor sea su contenido y cuanto menos descomupesta se encuentre más oscuro resulta el suelo (menor reflectividad). La composición química y mineralógica también va a influir en la respuesta espectral, así por ejemplo el contenido en óxidos de hierro va a incrementar la reflectividad en el rojo. 

REFLECTÁNCIA DE LA VEGETACION

La vegetación sana tiene una reflectividad baja en el visible aunque con un pico en el color verde debido a la clorofila, ese pigmento aparece en concentraciones entre 5 y 10 veces mayores que otros como el caroteno). La reflectividad es muy alta en el infrarrojo reflejado o próximo debido a la escasa absorción de energía por parte de las plantas en esta banda. En el infrarrojo medio hay una disminución especialmente importante en aquellas longitudes de onda en las que el agua de la planta absorbe la energía. Durante el otoño, las hojas pierden los cloroplastos (organos que contienen la clorofila) ya que dejan de ser necesarios, por tanto deja de ser la clorofila el pigmento principal y las plantas adquieren un color pardo-amarillento debido a la cada vez mayor importancia relativa de carotenos y otros pigmentos.

Esta curva tan contrastada se debilita en el caso de la vegetación enferma en la que disminuye el infrarrojo y aumenta la reflectividad en el rojo y azul. Se observa también que la reflectividad de una planta depende de su contenido en agua. Cuando el contenido de agua aumenta disminuye la reflectividad ya que aumenta la absorción de radiación por parte del agua contenida en la planta.

SEMANA 12

SATELITES

La definición de satélite puede ser un poco amplia: cualquier objeto, natural o artificial, que orbite o circule alrededor de otro más grande. En esa definición entra la Luna, que órbita alrededor de la Tierra y, los satélites artificiales, que también dan vueltas alrededor de nuestro planeta

Satélite natural

Un satélite natural es un cuerpo celeste opaco, cuyo brillo supone el reflejo de un astro mayor, que orbita en torno a un planeta mayor o primario. El satélite, como tal, acompaña al planeta en su movimiento de traslación alrededor del astro que aquel, a su vez, orbita. El satélite que nos es más familiar es la Luna, aunque otros planetas del sistema solar, como Júpiter, Marte o Saturno, poseen también sus propios satélites o lunas.

Satélite artificial

Los satélites creados por el Hombre y que han sido puesto en órbita son los llamados artificiales y, el primero de ellos fue el Sputnik, lanzado por los rusos enoctubre de 1957. Éste, tenía un diámetro de 56 centímetros y pesaba 83 kilos, siendo capaz de apuntar varios puntos de la superficie terrestre con una especie de luz de radio.

HISTORIA:

Los satélites inician en 1957, con el lanzamiento del A mi Sputnik 1.  Aparecieron poco después de la 2º guerra mundial. Al poco tiempo de Terminar la guerra no existían medios para colocar satélites en la órbita terrestre baja, ni mucho menos geoestacionaria, los 1º experimentos los realizó el ejército americano en 1951 y en 1955. El primer satélite espacial el  sputnik 1 levaba  a bordo un radiofaro el cual emitía una señal que podía ser recibida por simples receptores. El  primer satélite de comunicaciones verdadero, el  Testar 1, fue lanzado a una órbita terrestre baja.

SPUTNIK 1:

La era espacial se inició formalmente el 4 de octubre de 1957. La Unión Soviética anunció que había puesto en órbita El primer satélite fabricado por el hombre, el Sputnik.. El Sputnik circundaba el globo cada 96.2 minutos, sobrevolaba todos los continentes y casi todas la zonas habitadas. Un mes después se lanzaba el Sputnik 2, pesaba media Tonelada y ponía en órbita a la primera criatura viviente, Una perra llamada Laika.

¿CÓMO SE MANTIENE UN SATÉLITE EN ORBITA?

Los satélites artificiales flotan en el espacio indefinidamente, incluso después de cumplir con su misión o tiempo de uso. Estos no caen gracias a dos cosas: su velocidad, que debe ser superior a los 8 kilómetros por hora, y la propia curvatura de la Tierra. Los satélites tienden a caer de forma continua, pero gracias a la curvatura lo hará alrededor del Planeta, sin entrar nunca a la atmósfera, volviendo a su posición inicial. Los satélites pueden orbitar en diferentes zonas, las que varían según su distancia con respecto a la Tierra. La ubicación de un satélite, depende del uso que se le quiere dar, generalmente los satélites de comunicaciones son los que están más lejos.

Tipos de órbitas satelitales:

• GEO: Orbita Geoestacionaria este tipo de satélites son utilizados para brindar servicios de voz, datos e Internet a empresas privadas y de gobiernos.

• MEO: Es de órbita mediana rota de 10 000 a 20 000 km y tiene un periodo orbital de 10 a 14 horas, este es utilizado por empresas celulares con la llamada tecnología GPS.

• LEO: Son satélites de órbita baja están a una altura de 700 a 1400 km y tienen un periodo orbital de 80 a 150 minutos.

• HALE: Se sostienen inmóviles sobre un punto, a unos 21 Km. De altura.

CARACTERÍSTICAS DE SATÉLITES:

1. Son un cuerpo que giran alrededor de otro, generalmente alrededor de los planetas.
2.  Su trayectoria no puede ser modificada. Son sólidos, unos son brillantes, otros pocos y algunos son de gran tamaño.
3.   Casi todos los planetas de sistema solar tienen al menos un satélite, excepción de Mercurio y Venus.
4.  Los planetas poseen distinta cantidad de satélites, que se mantienen unidos por fuerzas de gravedad reciprocas.

¿DÓNDE SE ORIGINARON?

El origen de los satélites artificiales está ligado al desarrollo de los cohetes que fueron creados, primero, como armas de larga distancia; después, utilizados para explorar el espacio y luego, con su evolución, convertidos en instrumentos para colocar satélites en el espacio.

¿Para qué sirven?

Estos artefactos son muy útiles para el hombre moderno, son los protagonistas principales de las comunicaciones en el mundo; gracias a ellos, recibimos señales de televisión, de radio y teléfono, o tenemos información valiosa del clima, de nuestro medio ambiente y del espacio.

APLICACIONES

Observación de la Tierra: Estos satélites tienen cámaras con características especiales para captar imágenes a enormes distancias. Estas cámaras no sólo permiten ver la Tierra como lo haría el ojo humano, sino que registran información que a simple vista no se percibe, como por ejemplo, la temperatura de la superficie terrestre o el grosor de la capa de ozono.

Satélites de telecomunicaciones: Estos satélites se utilizan para transmitir información de un punto a otro de la Tierra, en particular, comunicaciones telefónicas, datos o programas televisados.

Navegación: Al principio el uso de estos satélites estuvo relacionado con aplicaciones militares para el posicionamiento y la orientación de misiles, barcos, submarinos, etc. Actualmente se los utiliza para saber la localización precisa de personas, animales y vehículos en cualquier parte del planeta.