teledetección básica

Capítulo XIII. Teledetección Básica

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Capítulo XIII . Teledetección Básica Vázquez León, A.L. 1. Introducción Puede definirse a la Teledetección como "el conjunto de técnicas desarrolladas con la finalidad de obtener a distancia informaciones sobre la tierra, la atmósfera y otros planetas, utilizando para este efecto las propiedades de las ondas electro-magnéticas emitidas, reflejadas o refractadas por los diferentes cuerpos observados" (Chuvieco, 2002). La posibilidad de fotografiar la Tierra desde el aire, primero, y desde el espacio, después, ha posibilitado mucho más que simplemente obtener soberbias panorámicas. Los datos extraídos de estas imágenes a través de sensores multiespectrales, adecuadamente procesados e interpretados, han provisto de información valiosa a diversos campos de la ciencia así como instituciones públicas y privadas en general. Históricamente relacionado con el ámbito de la defensa, la información extraída por las fotografías aéreas y espaciales ha demostrado tener una muy amplia acogida en el ámbito civil. La capacidad de los sensores montados en satélites o aeronaves de ver lo invisible al ojo humano brinda la posibilidad de enriquecer el campo de investigación de los científicos así como tomar decisiones con mayor calidad de información. La gran ventaja del uso de imágenes radica en la posibilidad que brindan de ver, o hacer un muestreo, de zonas de campos difíciles de considerar ya sea por su extensión como por su inaccesibilidad. En principio, se podría utilizar todo el espectro electromagnético (desde los rayos gamma hasta las ondas de radio) para la detección a distancia. Pero debido a la existencia actual de detectores que captan solamente algunas partes del espectro y al fenómeno de la absorción atmosférica en grandes partes del mismo, las ventanas utilizables son las siguientes: - El visible (0,40 a 0,75 micrones) y el infrarrojo cercano (0,75 a 1,l micrones) donde se registra la radiación solar reflejada por los objetos terrestres, mediante la utilización de cámaras fotográficas convencionales, multi-espectrales y radiómetros barredores. - El infrarrojo mediano ( 3-5 micrones ) y lejano ( 8-14 micrones ) donde se recibe la radiación de los cuerpos terrestres, que está en función de su temperatura, emisividad y estado de la superficie. Son los radiómetros barredores con detectores sensibles al infrarrojo térmico los dispositivos que captan este tipo de ondas. - Las microondas o hiperfrecuencias (desde 1 mm. hasta algunos metros) son utilizadas mediante captores activos provistos de su propia fuente de radiación ( RADAR ) o con radiómetros barredores pasivos, que registran la energía emitida por los cuerpos terrestres en esas longitudes de onda. La información teledetectada presenta ciertas características interesantes tales como la posibilidad de trabajar en un tiempo muy corto y efectuar tratamientos rápidos por computación; el carácter homogéneo y exhaustivo de las observaciones sobre extensas zonas; la riqueza de la información (se pueden emplear diversas franjas del espectro) y su carácter sintético, y la repetitividad, es decir la posibilidad de obtener teóricamente a intervalos cortos la misma serie de datos sobre una zona para seguir su evo1ución mediante aná1isis multitemporal:

Parte V. Teledetección aplicada a la Hidrología

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podemos observar ciclos vegetativos completos; y es más, si se archivan los datos de diversos años se puede detectar cualquier tendencia, cambio o deterioro del paraje o sistema bajo estudio. 2. Emisión de energía y Teledetección Como fue recalcado anteriormente, la radiación electromagnética se extiende sobre un amplio rango de energías y longitudes de onda (frecuencias). Un rango menos amplio de radiación electromagnética desde 0,4 hasta 0,7 µm, el intervalo detectado por el ojo humano, que es conocido como la región visible. La luz blanca contiene una mezcla de todas las longitudes de onda en la región visible. Esto último fue demostrado por Isaac Newton en 1666 a través del famoso experimento de la luz blanca a través del prisma. El principio que sustenta este resultado es que a medida que la radiación pasa de un medio a otro, es separado a través de lo que se denomina un índice de refracción. Este índice depende de la longitud de onda, de tal modo que el ángulo de separación varia sistemáticamente desde el rojo (con una longitud de onda más larga y menor frecuencia) hasta el azul (con menor longitud de onda y mayor frecuencia) El proceso de separar los colores constituyentes de la luz blanca se denomina dispersión. Estos fenómenos se observan en la radiación de las longitudes de onda fuera de las visibles (por ejemplo, un rejilla de cristales atómicos sirven como una aparato de difracción que separa los rayos x en diferentes direcciones). La distribución de un continuo de energías radiantes puede ser dibujado tanto como una función de la longitud de onda como de su frecuencia en un gráfico conocido como el espectro electromagnético. Usando espectroscopios y otros elementos de detección de la radiación, a través de los años los científicos han divido arbitrariamente el espectro electromagnético en regiones ó intervalos y les han aplicado nombres descriptivos a los mismos. Los espectros con más energía (alta frecuencia y longitud de onda más corta) son los rayos gamma y los rayos x (cuya longitud de onda esta convencionalmente medida en ángstroms [Á], los cuales en la escala métrica son unidades de 10 -8 cm.). La r adiación ultravioleta se extiende desde cerca de 300 Å a cerca de 4.000 Å. Es conveniente medir las regiones del medio del espectro en uno de dos unidades: micrometros (µm), los cuales son múltiplos de 10-6 m ó nanómetros (nm), basado en 10 -9 m. La región visible ocupa el rango entre los 0,4 y 0,7 µm, ó sus equivalentes de 4.000 a 7.000 Å ó 400 a 700 NM. La región infrarroja, que abarca entre 0,7 y 100 µm, tiene 4 subintervalos de especial interés: (1) Infrarrojo [IR] reflejado (0,7 – 3,0 µm), y (2) su subconjunto factible de ser fotografiado, el IR fotográfico (0,7 – 0,9 µm); (3) y (4) bandas termales en (3 - 5 µm) y (8 - 14 µm). Medimos los intervalos de las longitudes de ondas más largas en unidades desde los mm. hasta metros. La región de microondas cruza desde los 0,1 a los 100 cm, incluyendo todos los intervalos usados por los sistemas de radar. Estos sistemas generan su propia radiación activa y la dirigen hacia objetivos de interés. La región de menor frecuencia y de más larga longitud de onda más allá de los 100 cm son las bandas de radio, desde VHF (Very High Frecuency) hasta el ELF (Extremely Low Frequency). Dentro de cualquier región, una colección de longitudes de onda continuas puede ser divididas en intervalos discretos denominados bandas. La física fundamental explica el cambiante de la dirección o la magnitud de los campos eléctricos y magnéticos del espectro electromagnético en pequeños intervalos. Un mecanismo común es el de excitar un átomo por medio de calor o por bombardeo de electrones los cuales causan que ciertos electrones en órbitas especificas momentáneamente se muevan a niveles de energía más elevados; una vez que retroceden a su órbita original, la energía obtenida es emitida como radiación de longitudes de onda discretas. A niveles muy altos de energía incluso el átomo mismo puede ser disociado, liberando fotones en pequeñas longitudes de onda. Los fotones, a su vez, durante el modo de irradiación, son


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capaces de respuestas atómicas o moleculares en materiales específicos que generan los fotones emitidos (en la proceso de luz reflejada, los fotones entrantes que producen la respuesta no son necesariamente los mismos fotones que se liberan de dicho material). La mayoría de la detección remota es conducida por encima de la Tierra, tanto sea dentro ó por encima de la atmósfera. Los gases en la atmósfera interactúan con la irradiación solar y con la irradiación desde la superficie terrestre. La atmósfera misma es excitada por la energía electromagnética convirtiéndose en otra fuente que libera fotones. Aquí se presenta un diagrama generalizado mostrándose transmisión relativa de radiación atmosférica en diferentes longitudes de onda.

Las zonas azules marcan los pasajes mínimos de radiación entrante o saliente, mientras que las áreas blancas denotan una venta atmosférica, en la cual la radiación no interactúa mucho con las moléculas de aire y, por lo tanto, es absorbida. La mayoría de los instrumentos de teledetección sobre el aire o sobre plataformas espaciales operan con uno o más de estas ventanas haciendo sus mediciones con detectores ajustados a determinadas frecuencias (longitudes de onda) que recorren la atmósfera. De todos modos, algunos sensores, especialmente aquellos usados por los satélites meteorológicos, directamente miden los fenómenos de absorción, como aquellos asociados con el dióxido de carbón, CO2 y otras moléculas gaseosas. Nótese que la atmósfera es casi opaca a la radiación electromagnética en la parte media y en todas las regiones lejanas del IR. En la región de las microondas, por el contrario, la mayoría de la radiación se mueve sin impedimentos, por lo que las ondas de radar alcanzan la superficie. Afortunadamente, la absorción y otras interacciones ocurren sobre muchas de las regiones de longitud de onda más cortas, por lo que solo una fracción de la radiación entrante alcanza la superficie; estos escasos rayos cósmicos y radiación ultravioleta (UV) que puede incluso destruir distintos tipos de vida. La retrodispersión [backscattering] (dispersión de fotones en todas las direcciones sobre el objetivo en el hemisferio que yace sobre el lado de la fuente) es un fenómeno importante en la atmósfera. La dispersión por aire [mien scattering] refiere a la reflexión y refracción de la radiación por los constituyentes atmosféricos (por ejemplo, el humo) cuyas dimensiones son del orden de las longitudes de onda de la radiación. La dispersión de Rayleigh resulta de los constituyentes básicos (por ejemplo, gases moleculares [O2, N2 {y otros componentes del nitrógeno}, y CO2], y vapor de agua) que son más pequeñas que las longitudes de onda de la radiación. La dispersión de Rayleigh aumenta con el decrecimiento de la longitud de onda, causando la dispersión preferentemente del celeste (lo cual produce el efecto azul cielo, precisamente); sin embargo, los tonos rojizos en el atardecer y al amanecer resultan de la absorción significativa de las longitudes de onda de la luz visible debido a gran profundidad de sendero atmosférico mientras el Sol está cercano al horizonte. Las partículas más grandes que la longitud de onda de la irradiación hacen aparecer la dispersión no selectiva (independientes de la longitud de onda). La retrodispersión atmosférica puede, bajo ciertas condiciones, tomar cuenta del 80 al 90% del flujo radiante observado por un sensor remoto desde el espacio. La teledetección de la Tierra tradicionalmente ha utilizado la energía reflejada en lo visible e infrarrojo y energía emitida en el termal infrarrojo y en las regiones de microondas para analizar la radiación que puede


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ser analizada numéricamente ó utilizada para generar imagines cuya variación representa diferentes intensidades de fotones asociados con un rango de longitudes de onda que son recibidas por el sensor. Este análisis de un rango (continuo o discontinuo) de longitudes de onda es la esencia de lo que usualmente se denomina una teledetección multiespectral . Las imágenes hechas por distintas señales de longitud de onda e intensidad mostrarán variaciones en los tonos grises en los versiones blanco y negro ó en los colores en (en términos de matiz, saturación e intensidad) en el caso de las versiones a color. Las representaciones gráficas (imágenes) de objetos y aspectos determinados en diferentes regiones espectrales, usualmente utilizando diferentes sensores (comúnmente denominados filtros pasabajos) cada uno ajustado para aceptar y procesar las frecuencias de onda (longitudes de onda) que caracterizan cada región, mostrarán normalmente diferencias significativas en la distribución (patrones) de tonos de color y grises. La fuente primaria de energía que ilumina los objetos naturalmente es el Sol. La irradiación solar (también llamada insolación) cae a la Tierra en longitudes de onda que son determinadas por las temperaturas fotosféricas del Sol (alcanzando máximos de 5.600 °C). El intervalo principal de longitud de onda está entre 200 y 3.400 nm (0,2 y 3,4 µm), con input de potencia máxima cercano a los 480 nm (0,48 µm), el cual se encuentra en la región visible verde. Cuando los rayos solares arriban a la Tierra, la atmósfera absorbe o retrodispersa una fracción de los mismos y retransmite el resto.

Una vez que han chocado con la superficie y los objetos atmosféricos como el aire, la humedad y las nubes, la irradiación entrante (irradiancia) se divide en tres modos de respuesta a la interacción energética: (1) Transmisión (t) – alguna fracción (hasta el 100%) de la radiación penetra dentro de cierta superficie de materiales como el agua y si el material es transparente y fino en una dimensión, normalmente pasa a través con alguna ligera disminución. (2) Absorción (a) – alguna radiación es absorbida a través de reacciones de electrones ó moleculares con el medio; una porción de esta energía es entonces emitida de nuevo, usualmente a longitudes de onda más largas y alguna de ella permanece y da calor al objeto; (3) Reflexión (r) – otra parte de la irradiación (normalmente 100%) refleja (se mueve desde el objeto) y se dispersa desde el objeto en todas direcciones, dependiendo de la aspereza de la superficie y el ángulo de incidencia de los rayos. Dado que ello envuelve el estudio de coeficientes de irradiación, estos tres parámetros son números adimensionales (entre 0 y 1) los cuales son representados como porcentajes. Siguiendo la ley de la conservación de la energía: t + a + r = 1.


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Un cuarto evento sería la radiación emitida por la excitación atómica ó molecular interna, usualmente relacionada con los estados de calor de un cuerpo, la cual es un proceso termal. Cuando un instrumento de teledetección tiene como mira el reflejo de la energía solar reflejada de un objeto, entonces el instrumento recaba la energía reflejada y guarda la observación. La mayoría de los instrumentos de teledetección esta diseñados para recolectar radiación reflejada. Hay dos tipos generales de superficies reflectantes que interactúan con la radiación electromagnética: especular (suave) ó difusa (rugosa). Estos términos esta definidos geométrica y no físicamente. Una superficie podría parecer suave en términos físicos, es decir, se ve y se siente suave, pero en una escala del orden de las longitudes de onda de la luz las cosas pueden ser muy diferentes. La radiación cuando choca contra una superficie difusa tiende a ser reflejada en muchas direcciones (dispersión). El criterio de Rayleigh es usado para determinar la rugosidad de una superficie con respecto a la radiación; una superficie especular refleja la radiación de acuerdo con la Ley de Snell . Los valores actuales (radianzas) de la radiación especular reflejada dependen del tipo de material que se encuentra por encima de la superficie especular. La reflectancia especular dentro del rango de longitud de onda visible varía desde tan alto como 0,99 para un muy buen espejo hasta tan bajo como 0,02-0,04 para un muy calma superficie de agua. En general, las superficies naturales son casi siempre difusas y difieren significativamente de la especular en las longitudes de ondas más cortas (en el infrarrojo) y podría ser todavía difusa en la región de las microondas. El comportamiento de una superficie perfectamente difusa, o lambertiana, es descripto con la ayuda de la figura siguiente:

3. Firmas espectrales Para cualquier material dado, el monto de radiación solar que refleja, absorbe o transmite varía con la longitud de onda. Esta importante propiedad de la materia hace posible identificar diferentes substancias o clases y separarlas por su firma espectral a través de curvas espectrales, como se ve en la Figura :


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Por ejemplo, en ciertas longitudes de onda, la arena refleja más energía que la vegetación verde pero en otras longitudes de onda ésta absorbe más (refleja menos) que lo que lo hace la vegetación. En principio, se puede reconocer varios tipos de materiales de superficies y distinguirlos entre ellos por sus diferencias en reflectancia. Por supuesto, debe existir un método definido de cómo medir dichas diferencias en función de las longitudes de onda y la intensidad (como fracción del monto de radiación irradiada). Usando diferencias en reflectancia se puede distinguir los cuatros más comunes materiales de superficies (GL=pastizales [grassland]; PW=bosques [pinewoods]; RS=arena [red sand]; SW=agua sedimentaria [silty water]), mostrados en la figura anterior. Una herramienta que ha sido fundamental para extraer firmas espectrales de los objetos presentes en la Tierra y reconocerlos es el denominado mapeador temático (Thematic Mapper, TM) adosado a los satélites estadounidenses del tipo Landsat. Este comprende un sofisticado sensor multiespectral que recaba información de 7 bandas del espectro electromagnético. Las mismas se resumen a continuación.

Las imágenes aéreas o espaciales contienen una detallada descripción de eventos en la tierra en el momento de la adquisición de datos. Un interpretador de imágenes analiza esto junto con otros materiales complementarios, como mapas o reportes del campo observado. Luego se realiza una interpretación de la naturaleza física de los objetos y fenómenos que aparecen en la misma. Esta interpretación puede derivar en simples reconocimientos de objetos hasta complejos análisis de interacción de la superficie de la Tierra con capas subyacentes. El éxito en la interpretación de dichas imágenes viene generalmente del entrenamiento y la experiencia, la naturaleza de los objetos y fenómenos analizados y la calidad de las imágenes. La capacidad observación unida a la imaginación y una gran dosis de paciencia son básicas para un buen intérprete. Una muy buena ayuda lo comprende la información sobre firmas espectrales de los objetos a identificar. Por ejemplo, es claro que la respuesta espectral para los tipos de vegetación es distinta


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de aquellos materiales inorgánicos más comunes. La reflectancia para la vegetación crece abruptamente cerca de los 0,7 µm, seguida por una gradual caída cerca de los 1,1 µm. La primera firma espectral (arriba) indica un gradual incremento en la reflectancia con longitudes de onda crecientes para aquellos materiales artificiales particulares presentes en el superficie terrestre. El cemento, siendo de color claro y brillante, tiene un notable promedio superior al del oscuro asfalto. Los otros materiales caen en valores intermedios. La mayoría de los tipos de vegetaciones son muy similares en respuesta dentro del rango 0,3 – 0,5 µm; muestran moderadas variaciones en el intervalo 0,5 – 0,6 µm; y muestran un máximo de variabilidad (y por ello optimiza la discriminación) en los rangos 0,7 – 0,9 µm. En la práctica, describimos objetos y características sobre la superficie de la Tierra mas como un conjunto de clases que de un conjunto de materiales en sí mismos. Podemos subdividir la vegetación en una variedad de maneras: árboles, cultivos, pasturas, algas de lagos, etc. Subdivisiones más precisas pueden llegar a realizarse, clasificando árboles como de copa baja o de copas altas o distinguir, a su vez, a los de copa baja entre especies particulares como roble, arce, nogal, álamo, etc. Dos propiedades adicionales ayudan a distinguir estas variadas clases, algunas de las cuales comparten los mismos materiales; ellos pueden ser la forma (patrones geométricos) y el uso del contexto (incluyéndose a veces locaciones geográficas). Dos eventos con casi idéntica firma espectral para la vegetación les podríamos asignar a las clases “cultivos” y “bosques” dependiendo de si en el área presente en las imágenes existen límites regulares (a veces rectangulares) o irregulares respectivamente. Un uso fundamental para los datos extraídos por sensores remotos es el de clasificar las múltiples formas que existen en una escena (usualmente presentadas como una imagen) dentro de unas categorías o clases significativas. La imagen, entonces, se convierte en un mapa temático (el tema puede ser variado: usos de la tierra, geología, tipos de vegetación, patrones de lluvias, etc.) Esto es hecho creando una clasificación no supervisada cuando los eventos están separados sólo por sus propiedades espectrales y una clasificación supervisada cuando se utiliza algún conocimiento a priori o adquirido de las clases en la escena y, a partir de ello, entrenamos a un algoritmo o a un equipo de observadores para que estime e identifique las características espectrales de cada clase. La tarea de cualquier sistema remoto de detección es simplemente la de detectar señales de radiación, determinar su carácter espectral, derivar firmas espectrales apropiadas e interrelacionar las posiciones espaciales que dichas clases representan. Esto lleva en último término a algún tipo de visualización interpretable, sea una imagen o un mapa, o un conjunto numérico de datos que representan un espejo de la realidad de la superficie (o algunas propiedades atmosféricas de la misma) en términos de la naturaleza de la distribución de los eventos presentados en el campo visual. En términos de herramientas estadísticas comúnmente utilizadas para analizar la gran cantidad de información numérica obtenida por la digitalización de las imágenes podemos destacar a continuación algunas. La búsqueda de relaciones estadísticamente significativas de una matriz de datos plantea la utilización de algoritmos cuyo objetivo sea el de encontrar agrupación de datos con cierto grado de homogeneidad. En ese sentido las herramientas clásicas de análisis (Schowengerdt, 1997) son los análisis de componentes principales (principal component analysis, PCA), los métodos de máxima verosimilitud (maximun likelihood), modelos de análisis de conglomerados (cluster analysis) y otras muchas variaciones respecto a la idea de minimizar la distancia en un espacio euclidiano de los pixels de cada imagen, la cual esta asociada a una banda del espectro


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electromagnético capturado por el sensor remoto. Dichos datos son comparados con firmas espectrales previamente recabadas sobre diferentes objetos o formas presentes en la superficie terrestre. Cuando el grado de asociación alcanza un nivel significativo estadístico se puede clasificar la información en términos de su alta probabilidad de estar asociado a la firma espectral con la cual ha sido comparada. Otra forma de obtener nueva información (Fischer y Getis, 1997) es a través de la utilización de coeficientes [ratios] entre bandas los cuales ayudan a menguar los efectos distorsivos de la luz en el momento de ser tomada la imagen a fin de mejorar el perfil de las formas percibidas por los sensores. Asimismo, las transformaciones digitales (brillo, tinte, color) a las cuales pueden ser objeto dichas imágenes permiten las distinción de patrones ocultos en las fotos naturales. Otro ingrediente esencial en la mayoría de las imágenes de detectores remotos es el color. Mientras que las variantes de las imágenes en blanco y negro pueden ser muy informativas, y fueron la norma en las primeras fotos de reconocimiento aéreo, el número de tonos grises diferentes que el ojo humano puede separar esta limitado a cerca de 20 o 30 capas (de un máximo de aproximadamente 200) en una escala de contraste. Por otro lado, el ojo puede distinguir 20.000 o más tintes de colores, por lo que podemos discernir pequeñas pero a veces importantes variaciones dentro de una serie de materiales o clases (Drury, 1987) . Como ya se mencionó, el proceso de interpretación de imágenes puede llegar a convertirse en un tema complejo (Delriaux, 2000). Existen casos de donde la identificación del objeto fotografiado desde el cielo o el espacio, por su misma forma, es directa, por ejemplo el caso de un cruce autopistas. Sin embargo, en otros casos se debe recurrir más a la inferencia que a la observación directa. Por ejemplo, cuando existen tuberías enterradas. Aquí la visión del objeto no es directa, pero si se pueden observar cambios en la tierra que son provocados por la instalación de dicha tubería. Los terrenos son mejor drenados en la sección entubada, dado que se utiliza grava y arena para cubrir las zanjas, observándose este efecto en la imagen como el de una línea ligera y de tono suave a través de la fotografía. También se debe tener en cuenta que ciertas características del suelo pueden variar en distintos períodos del año. El conocimiento de las estaciones o períodos de cultivos de los cereales puede ayudar a predecir si cierto es probable de ser observado en cierto período del año. Finalmente mencionamos otro tópico que es parte de una buena interpretación y clasificación. Este es a veces citado como referencia o dato auxiliar y es comúnmente conocido como la comprobación sobre el terreno [ground truth]. Bajo este encabezado se agrupan varias categorías: mapas y bases de datos, sitios de pruebas, medidas de campo y laboratorio, y más precisamente, visitas sobre el sitio preciso del que se está obteniendo información con detectores remotos. Este último tiene dos facetas importantes: 1) identificar qué hay allí en términos de las clases o materiales para preparar el entrenamiento supervisado, y 2) revistar partes de una imagen de un área clasificada para verificar la precisión de la identificación en lugares no visitados. Pero la Teledetección adolece también de ciertas limitaciones; la principal de éstas concierne a las características mismas de la información recolectada, que no es directamente la que necesita el usuario (esto es especialmente cierto en los estudios hidrológicos). Se debe entonces desarrollar una metodología adaptada para extraer de este conjunto de informaciones de que disponemos los datos que interesan al tema de estudio (Vörösmarty, 2002). Por otra parte la cobertura nubosa puede impedir en el caso de la teledetección desde satélite la recolección de


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informaciones en toda la parte visible e infrarroja del espectro en el momento deseado. Por otra parte, tenemos la cuestión de la resolución espacial: ¿de qué tamaño ha de ser el objeto más pequeño que se pueda distinguir en la imagen?; mientras que para observaciones de grandes sistemas los satélites cumplen perfectamente con los requisitos espaciales, la cosa cambia si deseamos entrar en cuestiones de detalle. Aunque ya se han lanzado satélites con resoluciones impensables hace pocos años (e.g. GeoEye, con resolución inferior al metro), o bien esa resolución no se ofrece en la franja espectral deseada, o no está disponible en la fecha deseada, o tiene un precio prohibitivo; en ese caso pasamos a la Teledetección aérea, utilizando como plataforma bien un avión tripulado, bien una micro – aeronave no tripulada (UAV). 4. Principios para una aplicación exitosa La calidad de la información obtenida por sensores remotos dista de ser perfecta, si bien a través de las firmas multiespectrales se puede llegar a distinguir, luego de un proceso de entrenamiento, una amplia variedad de clases y formas en la superficie terrestre; esta forma de observar el terreno en estudio deja muchos aspectos librados a la deducción. Por ejemplo, el procesamiento de la imagen satelital puede advertir la presencia de un cierto mineral en dicha zona con un cierto grado de probabilidad, pero sólo la experiencia de campo validará efectivamente su presencia (Lillesand y Kiefer, 2000). No debe dejarse de lado la necesaria integración de los datos de teledetección con otras fuentes de información y métodos de análisis. Un relevamiento de información que contemple la aplicación de este tipo particular de información requiere necesariamente de los siguientes pasos: 1) Una definición clara del problema a investigar, 2) Evaluación del efecto potencial de satisfacer dicho problema con información de sensores remotos, 3) Identificación del procedimiento de adquisición de datos por sensores remotos apropiados para la tarea, 4) Determinación de los procedimientos y técnicas para interpretación de los datos obtenidos por sensores remotos. 5) Identificación del criterio para juzgar la calidad de la información obtenida. La Teledetección, dado el carácter digital de la información que genera, se compagina e integra estupendamente en los Sistemas de Información Geográgica (SIG), lo que permite sintetizar y comparar la información obtenida mediante Teledetección con informaciones obtenidas por otros medios. En términos generales, la Teledetección resulta más económica y rápida que cualquier otro método de estudio clásico; se registra la información en su localización exacta y no como “valores medios”; dependiendo de la frecuencia de revisita del sistema teledetector, se puede definir con considerable precisión la dimensión temporal de los fenómenos bajo estudio. La necesidad de corroborar la información por diferentes fuentes a fin de sustentar la calidad y confiabilidad de la misma es la misma que da soporte a la aplicación general de los procedimientos multiespectrales (es decir obteniendo información de muchas bandas al mismo tiempo) así como procedimientos multi-etapa (obtención de información en el terreno, complementado con información obtenida por aviones fotográficos a baja y gran altitud más información obtenida por sensores remotos) y multi-temporales (información sobre un mismo terreno con desfase temporal). En ese sentido, la información obtenida por medios remotos da una acabada visión panorámica de un escenario específico. En ese sentido se debe recalcar que este tipo de observación permite de


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forma más clara estimar el efecto de un hecho específico que se registre en dicho escenario más que la causa del mismo (Lillesand y Kiefer 2000). Una operación de teledetección puede descomponerse en cuatro fases cronológicas (Towers, 2002) : a. Adquisición de los datos. Durante este fase las radiaciones electromagnéticas emitidas y reflejadas por la superficie observada son registradas por los captores. Dos series de instrumentos intervienen a este nivel: los vectores y los captores. Los vectores son plataformas que transportan en altitud los instrumentos de detección y pueden ser: helicópteros, aviones, globos estratosféricos, satélites, etc. Los captores (sensores) son aquellos que permiten registrar las radiaciones electromagnéticas : - Las cámaras fotográficas captan las radiaciones de la escena observada, en una sola vez, en un momento dado, y graban la información obtenida. - Los radiómetros barredores se caracterizan por un barrido continuo en franjas sucesivas y perpendiculares al eje de vuelo. La radiación es seleccionada y dividida en diferentes bandas espectrales mediante dispositivos de filtrado; la señal eléctrica obtenida y amplificada mediante un sistema apropiado es registrada sobre soporte informático. - Los radares. El Radar Lateral usado en teledetección se define como un sistema activo, que registra el ”eco” ’de la radiación de microondas por é1 emitida y reflejada por la superficie. Debido a la dirección del vuelo, la grabación corresponde a un barrido continuo de la superficie observada. Pueden ser utilizados en cualquier condición atmosférica ya que las microondas usadas en estos sistemas presentan la particularidad de atravesar las capas nubosas. Los datos así registrados pueden ser transmitidos al mismo tiempo a una estación de recepción, o ser almacenados para una transmisión posterior: al aterrizaje de un avión o al pasar por la zona de registro de una estación de recepción en el caso de un satélite. b. Pre-tratamiento de los datos. Su finalidad es corregir los defectos de la imagen y entregar un documento para la investigación posterior; estas correcciones son de dos tipos principales:

− Geométricas cuando se refieren a las imperfecciones de la estabilidad del vector: error de tiempo, variaciones de altitud, de orientación, etc.

− Radiométricas, para mejorar la lectura de los documentos. Para esto se debe calibrar y corregir las medidas, rectificar la imagen y los errores resultantes de la perturbación atmosférica, la iluminación del sol, etc., para así obtener una grabación de niveles de energía directamente relacionada con la naturaleza del objeto observado. Solamente estas rectificaciones permiten una comparación de diferentes escenas de una misma zona tomadas en diferentes fechas.

Existen numerosas técnicas que pueden aplicarse para corregir y realzar una imagen, hacerla más visible, o destacar ciertos rasgos. Algunos de estos procesos son necesarios para corregir y adecuar los datos para procesos posteriores, otros se realizan con el propósito de exagerar o atenuar características de los datos a fin de resaltar información de interés. Estas técnicas se denominan, respectivamente, técnicas de calibración y realce (enhancement en Inglés), y algunas de ellas se


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aplican rutinariamente antes de escoger la combinación de bandas óptima, mientras que otras se van aplicando hasta dar con la que da el mejor resultado. Las calibraciones y correcciones más comunes son: a) Corrección geométrica. b) Referenciación a un Mapa. c) Calibración radiométrica. d) Reducción de la atenuación atmosférica. Entre las técnicas de realce, las más comunes son: a) Estirado de contraste (contrast stretching en Inglés) b) Aplicación de filtros c) Aplicación de máscaras En general, las imágenes obtenidas de un proveedor ya contienen algunas calibraciones. A modo de ejemplo, una escena Landsat normalmente está corregida geométricamente por deformaciones tangenciales inevitables en el barrido del sensor, y está ajustada a una proyección cartográfica (a un tipo de mapa), que suele ser la conocida como Gauss-Kruger (también denominada Mercator Transversa). La calibración radiométrica busca compensar los efectos de variación de iluminación que producen la inclinación, el acimut, y la distancia solar en distintas estaciones. Los ajustes correspondientes están incorporados a los programas de procesamiento, y provienen de factores de corrección provistos por los operadores del satélite, los cuales efectúan la calibración de los sensores en las primeras etapas de la misión. c. Tratamiento e interpretación de los datos Es la transformación de los datos para permitir su interpretación y la presentación de los resultados en una forma adecuada para los usuarios; pueden clasificase en dos grupos distintos: - Los tratamientos foto - químicos constituyen una primera solución simple y poco costosa. Se caracterizan por una gran variedad de técnicas: ampliaciones, variación del contraste, composiciones y equidensidades coloreadas, etc. Estas últimas manipulaciones pueden efectuarse sobre un canal, sobre diferentes canales de un misma escena, o sobre diferentes escenas de una misma zona tomadas a diversas fechas. Los procesos de interpretación se acercan al método de fotointerpretación convencional (percepción de los niveles de gris, del color, de las estructuras, etc.), y presentan el interés de poder visualizar zonas homogéneas definidas por su respuesta espectral. - Los tratamientos numéricos multiespectrales permiten obtener directamente resultados precisos y documentos temáticos. Estos son de diferentes tipos: análisis de la respuesta espectral de cada elemento del terreno, estudio de la estructura misma del paisaje, o la combinación de los dos para acercarse al máximo al trabajo del fotointérprete. Este último, con 1a lectura de fotografías, examen del color, de la densidad y de la forma de un objeto, es capaz de deducir su naturaleza. Los tratamientos numéricos permiten un aná1isis mucho más fino de la respuesta espectral que


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el ojo humano. La meta final es obtener una clasificación de diferentes categorías de cuerpos, caracterizados por una respuesta espectral similar. .Pero para presentar interés, deben corresponder a categorías reales. Por eso, se utilizan dos métodos de interpretación: - El método llamado "no supervisado" consiste en la clasificación de los datos en función de su grado de homogeneidad, antes de investigar la significación de cada una de las clases así delimitadas. - El segundo método denominado “supervisado” uti1iza desde e1 principio un modelado o patrón de interpretación a partir de operaciones "verdad-campo" , incorporando en los programas de tratamiento los datos obtenidos en los trabajos de campo. Por esta razón, es indispensable la colaboración de especialistas e investigadores conocedores de los datos de campo. Éstos deben ayudar a la definición del tratamiento y participar en el mismo y obtener en el documento final todas las indicaciones que se precisen con la finalidad de mejorar los resultados. d. Presentación de los resultados Es la fase final de una operación de teledetección, la elaboración definitiva de los documentos obtenidos. Los resultados pueden presentarse bajo diferentes formas: restitución fotográfica, mapas establecidos por interpretación manual, por mesas automáticas de dibujo, curvas, diagramas, cuadros numéricos, estadísticas, etc., pero siempre de manera que permita a los usuarios una visualización simple de la información para su estudio. En conclusión, una operación de teledetección hace intervenir dos grupos de personas con actividades distintas. - Los productores de información, que incluyen tanto a los fabricantes e instaladores del material necesario para la recolección y procesamiento de los datos, como a los que procesan y entregan dicha información. - Los usuarios que necesitan la información teledetectada para el buen desarrollo de sus actividades. 5. Sensores Remotos; modalidades de Teledetección 5.1. Satélite Hay varios tipos de satélites. Están los que llevan equipos para comunicaciones; instrumental para observación astronómica; sensores para observación terrestre; de asistencia a la navegación; y otros que miden los campos magnéticos, o la intensidad de rayos cósmicos, u otros fenómenos de interés científico. En algunos satélites se combinan varios instrumentos, con usos diversos. Con el lanzamiento de los primeros satélites meteorológicos se empieza a tomar conciencia de la capacidad de estos instrumentos de navegación para capturar información de la Tierra. El posterior programa de desarrollo espacial, que derivaría en la primera llegada del hombre a la Luna, y las nuevas tecnologías militares que hacían cada vez más riesgoso el papel de la fotografía aérea militar tradicional, daría pie y sustento al desarrollo de tecnologías cada vez más complejas para los


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sensores remotos de detección, con mayor utilización del espectro de banda electromagnético. Los programas Gemini y Apollo deben ser citados como pioneros a este respecto. Las imágenes desde el espacio para uso civil provienen principalmente de los programas Landsat (EE.UU.) en los 70’ y SPOT (Francia) en los 80’. Los programas anteriores a éstos obtenían fotos desde ángulos oblicuos de la Tierra, mientras que estos programas hicieron hincapié en la obtención de fotografías en ángulo recto, lo que brinda menor distorsión y mejor interpretación de las imágenes. Los satélites de comunicaciones son, básicamente, antenas repetidoras, como las antenas de telefonía que se ven en muchos lugares. Reciben una señal y la retransmiten a otro lugar que no puede recibir la señal directamente desde el origen, por que, por ejemplo, están muy lejos o un accidente geográfico se interpone entre los puntos comunicados. Como estos satélites están a gran altura (a 36.000 Km), abarcan casi medio planeta, de modo que con tres o cuatro satélites pueden conectarse puntos muy distantes entre sí, en cualquier parte de la Tierra. Este tipo de satélite generalmente se coloca en órbitas geoestacionarias, lo cual significa que giran a la misma velocidad que la Tierra, por lo que siempre quedan sobre el mismo lugar, como una antena, pero en el cielo. Cuando un satélite geoestacionario posee instrumentos para observación terrestre, por la gran distancia a la que se encuentran, pueden abarcar en su observación grandes porciones del planeta. Sin embargo, la distancia impide que la observación sea demasiado detallada, por lo cual se aplican para registrar fenómenos de magnitud continental, como los sistemas de tormentas y la meteorología en general. Aparte de sus instrumentos de medición, todo satélite debe llevar una serie de sistemas que asistan a su operación y uso. Necesariamente debe poder conocerse su ubicación y orientación en el espacio, por ejemplo, y deben tener la posibilidad de intercambiar información con la Tierra, tanto para transmitir información recogida como para recibir órdenes. Hoy toda la información que los satélites transmiten se logra por medio de señales de radio, de modo que deben estar siempre dotados de antenas que permiten recibir y enviar información. Cuando un satélite es geoestacionario, siempre sobrevuela el mismo punto del planeta, motivo por el cual las antenas que intercambian señales con ellos son fijas. Por otra parte, a fin de concentrar la energía de las ondas transmitidas y evitar su dispersión y debilitamiento, se emplean generalmente antenas parabólicas (enfocan la señal en una dirección). Para recibir y transmitir información a satélites no geoestacionarios, las antenas terrestres son móviles, y pueden programarse para seguir la trayectoria de diversos satélites, de modo de poder intercambiar señales dirigidas con exactitud. Las actividades productivas, y el estudio del medio ambiente terrestre, utilizan generalmente imágenes provenientes de otro tipo de satélites, colectivamente denominados Satélites de Recursos Naturales (von Martini, 2002). Estos están todos equipados con diversos tipos de Sensores Remotos, cuya función es “ mirar” hacia la Tierra y transmitir la imagen que recogen. En otros términos, el satélite es una plataforma que carga instrumentos de observación. Hoy existen muchos satélites con Sensores Remotos, pertenecientes a los gobiernos de EE.UU., Francia, Rusia, Japón, India, y algunos otros países. Existe, incluso, un satélite construido, financiado, y operado enteramente por una empresa privada: el IKONOS, de Space Imaging. Hay Sensores Remotos diseñados para el estudio de fenómenos meteorológicos, cuyas imágenes destacan particularmente las formas y tipos de nubes; los hay con radares que proveen imágenes muy precisas del relieve; están aquellos que detectan la luz reflejada sobre el terreno y permiten la identificación de las coberturas (edificación, cultivos, bosques, agua etc.) y su estado, trabajando en


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diferentes longitudes de onda como vimos anteriormente: desde el espectro visible hasta el infrarrojo térmico. Varios de estos satélites no son uno solo, sino que componen una familia de satélites parecidos (Nimbus 1 a 7, Landsat 1 a 7, SPOT 1 a 4, etc.). La más empleada con fines de investigación, con mucho, ha sido los Landsat, de EE.UU., en operación desde 1973. Todos los sensores montados sobre estos satélites proveen datos que permiten elaborar imágenes de partes de la Tierra. Algunas abarcan grandes áreas (GOES, NOAA), y sirven para estudiar o conocer fenómenos de tipo regional (un país entero o varias provincias), como las tormentas o las sequías. Otros recogen datos con mayor nivel de detalle, pero sobre menor superficie (Landsat, SPOT), y sirven para estudios mas locales (parte de una provincia, una gran finca) En el caso de los satélites de recursos terrestres lo que se busca es poder distinguir rasgos del terreno, por lo que se requiere que sus órbitas sean mucho más cercanas a la superficie. La altura común de sobrevuelo se halla entre los 700 y 1000 Km de altura. A estas alturas, las órbitas no pueden ser geoestacionarias, de modo que los satélites se trasladan con gran velocidad respecto del suelo. Normalmente, completan una órbita entera (dan una vuelta completa al planeta) en alrededor de una hora y media. Casi todos estos satélites se ubican en órbitas denominadas heliosincrónicas. Este nombre indica que el recorrido del satélite es tal que el sol (Helios en griego) se encuentra ubicado siempre de la misma manera en cada órbita (la órbita está sincronizada respecto del Sol, para que sea así). Esto es importante, porque significa que en cada día todas las pasadas del satélite reciben iluminación igual, vale decir que el ángulo con el cual el sol ilumina cada punto de la Tierra es constante para cada latitud, aunque dicho ángulo cambie con la época del año. Puede visualizarse así: las órbitas heliosincrónicas son casi polares, es decir que el satélite pasa casi sobre el Polo Norte y avanza hacia el sur del lado de la Tierra en que es de día. Mientras avanza hacia el sur, la Tierra sigue girando hacia el Este, de forma tal que el recorrido del satélite está ligeramente “ torcido” . En unos cuarenta y cinco minutos alcanza las cercanías del Polo Sur e ingresa en el lado oscuro de la Tierra, en la parte que está oculta al sol en ese momento. Unos cuarenta y cinco minutos después, vuelve a aparecer cerca del Polo Norte, pero en ese rato la Tierra giró, de modo que ahora el satélite sobrevuela una zona mas al oeste que en la anterior pasada, pero que ahora está iluminada por el sol igual que la anterior. Es como decir que el satélite siempre “ ve” al sol en el mismo lugar. Cada órbita sucesiva del satélite, entonces, pasa sobre una franja de la superficie terrestre desplazada un poco al Oeste de la anterior. El más conocido de los satélites heliosincrónicos de recursos naturales es el programa Landsat que se inició en 1972 con el lanzamiento del Landsat-1, en 1999 se lanzó Landsat-7. Las primeras misiones de Landsat disponían del sensor MSS (Multispectral scanner) con 79 m. de resolución espacial, 4 bandas y 6 bits de resolución radiométrica. Landsat-5 fue lanzado en 1984 (es el que más tiempo lleva en órbita) y significó un salto cualitativo de gran importancia. Combina el sensor MSS (Multispectral Scanner) de los satélites más antiguos con un nuevo sensor: el TM (Thematic Mapper) con capacidades ampliadas. El satélite landat-7 incorpora el sensor ETM(Enhanced ThematicMapper) que añade a las bandas ya disponibles en el TM un canal pancromático (0.5 - 0.9#) con resolución espacial de 15 metros. Su órbita se sitúa a 705 Km de altitud, pasa por los mismos lugares cada 16 días.


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El proyecto Spot se inicia en 1986 y hasta la actualidad se han lanzado 4 satélites (Spot-4 fue lanzado en 1998). Los satélites se sitúan en órbita heliosíncrona casi polar cruzando el Ecuador a las 10:30 am y repitiendo órbita cada 26 días. Los satélites 1, 2 y 3 estaban dotados del sensor HRV (High Resolution Visible) que proporcionaba imágenes en el visible e infrarrojo cercano. Spot 4 incorpora el sensor HRVIR (High Resolution Visible and Infrarred) igual al anterior pero con un nuevo canal para el infrarrojo cercano (1.58 a 1.75 #) con 20 m de resolución espacial. Su principal ventaja respecto a Landsat es su mayor resolución espacial al introducir por primera vez un radiómetro de empuje. Son imágenes de 60 Km de ancho y 10-20 m de resolución. Otra de las ventajas del HRV es su capacidad para reorientar su campo de observación desde la Tierra como lo que la resolución temporal pasa de 26 días a 2 o 3 dependiendo de la latitud. Esta flexibilidad hace además que las imágenes deben encargarse por adelantado. En el satélite sopt-4 se modificaron los sensores introduciendose el HRVIR que añade a las canales del HRV un infrarrojo (1.58-1.78) eliminando el pancromático1. Se añade también el sensor VEGETATION orientado al seguimiento diario de la cobertura vegetal a escala regional o planetaria (la anchura de imagen es de 2250 Km y la resolución espacial de 1 Km.) . Sensores de alta resolución espacial Entre los desarrollos más recientes en teledetección están los sensores de alta resolución espacial, los de alta resolución espectral y finalmente la utilización del Radar de Apertura Sintética (SAR). Como límite arbitrario de lo que es un sensor de alta resolución espacial suele establecerse un tamaño de pixel de 5 metros. Hasta principios de los 90 esta tecnología era dominio exclusivamente militar, existiendo ya desde los años 60 sensores de este tipo. Ikonos, con una resolución espacial de 1 metro fue el primero de los satélites de estas características que fue lanzado. La alta resolución espacial requiere satélites y tecnologías completamente diferentes, incluyendo telescopios y sistemas de reorientación del ángulo de observación, como en Spot. El problema es que por una parte se pierde sistematicidad, se deja de captar toda la superficie terrestre a intervalos regulars de tiempo, y por otra se pierde resolución espectral. El problema se solventa teniendo un canal pancromático de alta resolución espacial y otros en porciones concretas del visible (azul, rojo, verde) con tamaños de pixel mayores. Sensores hiperespectrales Los espectrómetros de imagen captan un elevado número de canales (más de 40) estrechos, contiguos y sin solapamiento. La demanda de este tipo de imágenes obtenidas mediante sensores aerotransportados ha sido importante desde diversos campos de estudio relacionados con la Geofísica. El objetivo de la espectroscopía de imagen es medir de forma cuantitativa los componenetes del sistema Tierra-Atmósfera (radiancia, emisividad, temperatura, refectancia, concentración de diferentes componentes atmosféricos y sus variaciones espacio-temporales, tasas de fotosíntesis, concentraciones de componentes del suelo, calidad del agua, etc.) El elevado número de canales permite no sólo tener una representación mucho más completa de las signaturas espectrales de los objetos observados, sino también conseguir correcciones atmosféricas mucho mejores, con lo que las estimaciones de las variables derivadas son mucho más precisas. Radar


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El uso de longitudes de onda mayores, que no se encuentran en los espectros solar o terrestre, implica la necesidad de utilizar sensores activos, es decir aquellos que generan su propio flujo de radiación. Su mayor ventaja es que debido a su elevada longitud de onda (muy superior al tamaño de las gotas de agua en la atmósfera) no resulta absorbida por esta, además al ser un haz artificial puede manipularse la forma en que se emite para, así, obtener el máximo de información. Las principales propiedades objeto de manipulación son: - Angulo de depresión, es el ángulo que forma la dirección de observación con la horizontal. Los valores varían en función de los objetivos: en estudios oceánicos y glaciológicos es menor que en trabajos sobre la superficie continental; - Angulo de incidencia, es el ángulo que forma la dirección de observación con la perpendicular al objetivo, varía dentro de una misma imagen. - Polarización u orientación (horizontal o vertical) de la onda emitida por el sensor; la onda de vuelta también puede recibirse con polarización horizontal o vertical. De este modo aparecen cuatro posibles combinaciones (HH, HV, VH, VV) que pueden utilizarse como si fueran cuatro bandas ya que contienen diferente tipo de información. Algunos de los principales satélites de observación GeoEye – 1: satélite comercial de altísima resolución (40 cm. en pancromático, 1,65 m en multiespectral. . Revisita en 3 días. Ikonos: resolución pancromática 1 m, 4 m en multiespectral. Revisita cada día y medio. Quickbird: ofrece resolución pancromática 60 cm, multiespectral 2,4m. World View – 1: resolución pancromática 50 cm. Revisita cada 5 días. Landsat: la joya de la corona en cuanto a observaciones hidrológicas; el sensor multiespectral ETM+ ofrece 7 bandas con una resolución de 30 m, una banda pancromática con resolución 15 m, y una banda infrarrojo térmico con resolución 30 m. ERS 1 y 2, Envisat: imágenes de radar (radar de apertura sintética), indiferente a la presencia de nubosidad. Revisita 35 días, máxima resolución 30 m. IRS: Indian Remote Sensing Satellite, polar orbita. Revisita entre 24 y 5 días, según sensor, resolución de hasta 5 m. en pancromático; imágenes multiesepctrales con cámara de alta resolución LISS-IV. Aster: serie de 5 satélites con gran amplitud espectral (tres bandas en infrarrojo cercano, 6 en el infrarrojo de onda corta, cinco en el infrarrojo térmico) y alta resolución espacial (entre 15 y 90 m, según banda); es capaz de discriminar entre multitud de diferentes superficies. Sus aplicaciones son numerosísimas, destacando la hidrología. La línea Aster viene a ser el complemento ideal de la línea Landsat. Radarsat: satélite canadiense orientado a la teledetección radar (banda microondas C, 5.3 Ghz), con capacidad para penetrar nubes y precipitaciones. El satélite trabaja con polarización horizontal, lo que le hace idóneo también para generación de MDT. SPOT: sistema satelital especialmente orientado a la agricultura de precisión y a estudios medioambientales: programa Farmstar, GeoCAP, diagnósticos a nivel de parcela; ofrece cartografía con resolución 2.5 m, y el servicio PixAgri, dedicado al monitoreo de cultivos y soporte técnico de gestión (Farmstar, Oenoview). RapidEye: sistema alemán compuesto por 5 satélites idénticos cuyas órbitas se disponen de manera tal que se maximiza la cobertura de la superficie terrestre manteniendo una alta resolución temporal y espacial ( resolución 5 m.). Por añadidura, ofrecen unas tarifas muy asequibles.


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Resoluciones, correcciones El ancho de la faja de terreno que el sensor detecta varía de satélite en satélite, pero en el Landsat, por ejemplo, es de 185 Km. Las órbitas sucesivas en un mismo día están separadas por mucho más que eso, y como el satélite Landsat completa 14 órbitas diarias, son necesarios varios días (16 en el Landsat) para cubrir el planeta por completo; esto ocurre recién cada dieciséis días, que es lo que se llama el “ Tiempo de re-visita” (o Resolución Temporal), y que viene a ser la cantidad de días que transcurren hasta que el satélite vuelve a pasar exactamente sobre un mismo lugar. Un sensor remoto actual es como una cámara de fotos digital. Se enfoca la luz sobre una placa con miles de receptores electrónicos diminutos sensibles que miden la intensidad de la luz. Conceptualmente podría decirse que es como una cámara de fotos donde en vez de rollo hay una placa que tiene miles de puntitos sensibles a la luz, cada uno de los cuales transmite a una memoria dentro de la cámara el color y la intensidad de la luz que recibe. Para reproducir la imagen, la memoria simplemente envía a un monitor el color, la intensidad (brillo), y la posición a la que esos valores corresponden. El monitor los reproduce, cada uno en el lugar que le corresponde, y se ve la imagen. Una imagen, entonces, está compuesta de una rejilla, denominada “ raster” , de cuadraditos muy pequeños uno junto al otro, y cada uno con su color y brillo. Cada cuadradito, con su color y brillo, se llama “ pixel” (de Picture element, o sea elemento de la imagen). Si una imagen está compuesta de estos cuadraditos, quiere decir que si vamos aumentando el tamaño de una imagen, terminamos viendo los pixeles. Ahora bien, una imagen es una vista del terreno. Esto indica que cada pixel de la imagen corresponde a una superficie cuadrada sobre el terreno. Esa porción del terreno, que el sensor remoto del satélite recoge como un valor de color y brillo, se llama IFOV (de Instantaneous Field of View, o Campo de visión instantáneo). Es el dato más pequeño que puede recoger un sensor. Obviamente, si el IFOV es muy grande (p.ej. 1.100 m como en los satélites NOAA), ni bien empezamos a aumentar la imagen empezamos a ver los pixeles y ya no distinguimos más detalle. Ahora, si el IFOV es pequeño, el detalle es mayor, porque aunque se aumente la imagen mucho, no se ven los pixels. El tamaño del IFOV determina la Resolución Espacial del sensor (tamaño de la unidad de información más pequeña reconocida), y esto determina el grado de detalle que tiene una imagen, y la información que de ella puede extraerse. Por ejemplo, la resolución del Landsat 7 ETM es de 30 m. Cada pixel corresponde en el terreno a una superficie de un cuadrado de 30 m x 30 m. Con una imagen de éstas no puede saberse si en un lugar hay objetos de tamaño inferior a 30 m. A lo sumo si hay muchos objetos blancos el pixel se vería mas claro. Sin embargo, una imagen del IKONOS tiene pixeles que corresponden a un IFOV de 1m x 1m (o sea tiene una resolución espacial de 1 m). Aquí ya sí se identifican objetos individuales de tamaño a partir de 1m, porque superan el IFOV del sensor. Sintetizando mucho las cosas, puede afirmarse que las imágenes de satélite nos facilitan dos tipos de variables (Jensen, 2000): — Primarias, aquellas que se relacionan directamente con los datos obtenido por el sensor; esto es, que influyen primariamente en la señal registrada en la imagen — Secundarias (Jensen las denomina híbridas), que se derivan de las primera mediante algún tipo de conceptualización. Las variables primarias son exclusivamente cuantitativas, ya que la señal recogida por el sensor


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corresponde a una variable numérica (radiancia espectral, altura), que está, a su vez, influida por esas variables biofísicas. Por ejemplo, la temperatura modifica la radiancia emitida en el IRT, por lo que la señal que el sensor recoge en esa banda del espectro será una función de la temperatura y, en definitiva, ésta será extraíble de aquélla. Lo mismo podemos decir de otras variables que explican directamente la reflectividad o la emitancia de una cubierta (clorofila, contenido de agua, evapotranspiración, composición mineralógica, humedad, etc.). Cuando el sistema de teledetección utiliza otras tecnologías pueden detectarse también variables de posición y altura (a partir de estéreo-restitución, de interfe-rometría o de sensores lidar, por ejemplo). Por su parte, las variables secundarias corresponden a un segundo nivel de abstracción, realizado habitualmente mediante una elaboración de varias de las anteriores. Por ejemplo, podemos deducir el grado de estrés hídrico de las plantas a partir de medir su contenido de agua, de clorofila o temperatura, pero el estrés en sí no se mide directamente. De igual forma, la identificación de una determinada cobertura del suelo viene dada por medir su reflectividad en distintas bandas del espectro, junto a sus propiedades texturales y espaciales (forma, tamaño, etc.). El brillo es una medida de la cantidad, o intensidad de luz, que en un color determinado es detectado. Los rasgos del terreno reflejan una cantidad de luz que puede variar de intensidad desde la reflexión total de toda la luz que le llega del Sol, hasta no reflejar nada, cuando toda la luz es absorbida. Así, la gama de brillos va desde el negro (no se refleja nada) hasta el blanco (se refleja toda la luz incidente). El porcentaje del total de la luz incidente que es reflejada se denomina “ reflectancia”. Entre esos extremos, la medición de la intensidad de luz puede hacerse en una cantidad variable de valores. La cantidad de valores en los que la intensidad de luz, o brillo, se mide, es la Resolución Radiométrica de un sensor, y determina la sensibilidad del mismo. Por motivos determinados por características propias de las computadoras, y por resultar suficiente para la mayoría de las aplicaciones, lo común es que el brillo se mida con una gama de 256 valores (cero a 255), lo cual en el sistema binario empleado por las computadoras requiere de 8 dígitos (bits), o lo que se denomina un “ byte” . Los primeros sensores Landsat recogían información en 6 bits (64 valores de brillo), y el IKONOS mide en 11 bits (2048 valores de brillo), aunque por el momento no se emplea ese nivel de detalle, y se degrada la información a 8 bits para su visualización, fundamentalmente para adaptar los datos a los monitores de las computadoras de uso común y los programas que éstas emplean para el procesamiento de imágenes. Un sensor remoto puede diseñarse para percibir en muchas mas longitudes de onda, o “ colores” , que los visibles al ojo. Cada parte del espectro que un sensor recoge se denomina Banda, o canal. Una banda, entonces, es un tramo del espectro electromagnético que puede ser detectado, y se denomina Resolución Espectral a la cantidad de bandas y al ancho de longitud de onda de cada una que un sensor remoto tiene. Una resolución gruesa indica que el sensor capta en una amplia gama de frecuencias por cada banda, como es el caso de los sensores pancromáticos que “ ven” todo el espectro visible (del griego pan: todo, y cromos: color). Una resolución fina, en cambio, indica que una banda del satélite es sensible solo a una sección muy angosta del espectro, como por ejemplo a un solo color, o a una porción del mismo. Entonces, se denominan sensores multiespectrales a aquellos que tienen varios canales o bandas, cada uno sensible a distintas longitudes de onda o porciones del espectro, como el Landsat 7 ETM (7 bandas), o el SAC-C (4 bandas). Existen sensores hiperespectrales, como el del satélite EO 1,


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que capta en 220 bandas simultáneamente. La combinación de bandas no se hace de una manera arbitraria. En primer lugar, como distintas coberturas del terreno se ven de manera distinta, normalmente se escogen las bandas que mejor muestran la cobertura de interés. Por ejemplo, como la vegetación refleja fuertemente las longitudes de onda infrarrojas, al usar imágenes con fines forestales, por ejemplo, es importante incluir en la combinación por lo menos una banda de ésa parte del espectro. Un geólogo, en cambio, suele interesarse menos en la vegetación, la cual generalmente estorba porque tapa lo de importancia para él, que es el sustrato mineral. Para él, por ejemplo, la diferente capacidad de las piedras de calentarse y emitir radiación térmica puede ser importante para un estudio. En resumen, existen varias maneras de combinar bandas y asignarles colores a fin de poder ver con mayor claridad algún rasgo del terreno: la combinación ideal en cada caso depende no solo de las preferencias del intérprete, sino también del espectro de reflectancia de cada cobertura. Existen numerosas técnicas que pueden aplicarse para corregir y realzar una imagen, hacerla más visible, o destacar ciertos rasgos. Algunos de estos procesos son necesarios para corregir y adecuar los datos para procesos posteriores, otros se realizan con el propósito de exagerar o atenuar características de los datos a fin de resaltar información de interés. Estas técnicas se denominan, respectivamente, técnicas de calibración y realce (enhancement en Inglés), y algunas de ellas se aplican rutinariamente antes de escoger la combinación de bandas óptima, mientras que otras se van aplicando hasta dar con la que da el mejor resultado. Las calibraciones y correcciones más comunes son: a) Corrección geométrica. b) Registración a un Mapa. c) Calibración radiométrica. d) Reducción de la atenuación atmosférica. Entre las técnicas de realce, las más comunes son: a) Estirado de contraste (contrast stretching en Inglés) b) Aplicación de filtros c) Aplicación de máscaras La calibración radiométrica busca compensar los efectos de variación de iluminación que producen la inclinación, el acimut, y la distancia solar en distintas estaciones. Los ajustes correspondientes están incorporados a los programas de procesamiento, y provienen de factores de corrección provistos por los operadores del satélite, los cuales efectúan la calibración de los sensores en las primeras etapas de la misión. La atenuación atmosférica es producida por condiciones atmosféricas, particularmente la presencia de partículas en suspensión, las cuales al ser variables impiden un procedimiento estandarizado de corrección. Las partículas, según su tamaño, afectan distintas longitudes de onda. El caso extremo son las nubes, las cuales pueden ocultar por completo el suelo, aunque cuando son tenues también afectan la transmisión de luz de una manera distinta según las longitudes de onda. Partículas mucho más pequeñas afectan las longitudes de onda mas cortas, y son particularmente comunes los casos de bruma en la banda 1, correspondiente a la luz azul. La facilidad de dispersión de la luz de este color es la que hace que el cielo diurno sea celeste, y confiere esa tonalidad a objetos distantes en días brumosos . Para corregir la atenuación atmosférica hay, a grandes rasgos, tres procedimientos: a) Reducción a cero (band minimum dark subtraction),


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b) Corrección mediante “ sitios de entrenamiento de coberturas pseudo-invariables” , y c) Modelos atmosféricos. A pesar de resultar una decisión infundada en ciertos casos, lo cierto es que desplazar todos los valores de reflectancia de cada banda hasta que los mínimos sean iguales a cero normalmente mejora significativamente la calidad de una imagen y la información que de ella se extrae. El ajuste a reflectancias de sitios pseudo invariables, a pesar de lo complejo de su denominación, es un concepto sencillo: se trata de identificar sitios de entrenamiento (lugares perfectamente ubicables en el terreno) compuestos de coberturas que no varíen con las estaciones. Los casos típicos son los cuerpos de agua, las plataformas de cemento (por ejemplo las de un aeropuerto), las canteras de piedra, los grandes techos fabriles, etc. Se supone que en dos imágenes distintas, las diferencias de reflectancia de estas superficies solo pueden deberse a cambios de iluminación o de atenuación atmosférica. Así, a fin de poder comparar las imágenes, resulta necesario computar las rectas de regresión de las reflectancias en una imagen y otra para esos sitios, y convertir todos los datos de la imagen por el factor (Gain) correspondiente. Es un sistema bueno, pero requiere de mucho trabajo por parte del operador, y no siempre es posible encontrar sitios invariables en una escena. El aumento de brillo consiste en aumentar, de una manera pareja, los valores de reflectancia (el brillo) de todos los pixeles por una cantidad fija (Desplazamiento – Offset) o en cierta proporción (Ganancia – Gain). Por ejemplo: puede aumentarse en una cantidad fija de cincuenta unidades, de modo que una línea de pixeles de una imagen, con valores de 21, 32, 33, 45, 28, 30 pase a tener valores de 71, 82, 83, 95, 78, 80. Si se aumenta en cierta proporción, por ejemplo un 20 %, los mismos valores iniciales pasarían a ser 25, 38, 39, 54, 34, 36. El contraste puede modificarse de varias maneras, pero en términos generales lo que se hace es repartir los valores de reflectancia de una imagen de manera que se ubiquen entre valores nuevos, generalmente de un rango más amplio, pero manteniendo las proporciones entre valores. Por ejemplo: supongamos que una imagen puede consistir de valores de reflectancia de entre 0 y 255, que es lo común. Es posible que el terreno sea bastante uniforme y el sensor recoja solo valores ente 20 y 96. Estos valores son relativamente cercanos, y no se distinguen entre sí con claridad, de modo que el intérprete decide aumentar el contraste. Lo que hace es asignarle a los pixeles con valor 20 el valor mínimo posible, que es cero, y a los pixeles que tienen 96 de reflectancia el valor máximo, o sea 255. Los valores intermedios se recalculan de modo proporcional. Lo que se hace, en definitiva, es “ estirar” el rango de valores de 76 (96 menos 20) a 256. Este ejemplo consiste en lo que se llama un “ estirado lineal max-min” , pero existen muchos otros que pueden aplicarse (el mas común es similar pero descarta el 2 % de los valores extremos), por ejemplo, cuando se desea aumentar el contraste de solo las coberturas más oscuras, como cuando se observan lagunas. Todos estos tipos de estirado se realizan con sencillez, ya que los programas de procesamiento de imágenes cuentan con herramientas para hacerlo con solo elegir la opción. La aplicación de filtros se utiliza para modificar o resaltar las formas sobre el terreno, exagerando o disminuyendo las diferencias entre distintos rasgos. Los filtros más usados se aplican con los fines siguientes: a) Resaltar bordes. Esto sirve para identificar con mas facilidad límites naturales o artificiales difusos, como los bordes de lotes agrícolas, fallas o fracturas geológicas, límites urbanos. b) Resaltar líneas. Estos filtros son muy empleados para ubicar caminos o cursos de agua. c) Suavizar. Esto permite generar escenas más homogéneas, cuando la imagen aparece “ salpicada”


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o “ salpimentada” . Finalmente, las máscaras, son, como su nombre lo indica, capas que ocultan parte de la imagen, permitiendo al programa trabajar solo con la parte visible. Su uso puede ilustrarse con un ejemplo sencillo: en una imagen en la que aparecen nubes muy blancas el terreno no cubierto por nubes suele verse con muy poco contraste, porque los valores de más brillo corresponden a las nubes. En estos caso, las nubes pueden “ taparse” con una máscara, y el contraste puede optimizarse con los valores restantes, que así pasan a verse mucho mejor. Existen muchos otros tipos de realce, cuyas características escapan el alcance de este escrito. Sin embargo, lo que resulta común a todos ellos es que los datos se modifican de un modo conocido para permitir detectar, clasificar, y procesar los datos para resaltar información que de otro modo puede quedar oculta. 2.2. Avión tripulado La técnica de la teledetección empleando aviones tripulados como vector es básicamente la realización de ortofotografías aéreas, si bien en otros aspectos resulta muy similar a la teledetección satelital en sus conceptos fundamentales, si bien se presentan ciertas peculiaridades que se mencionan a continuación. Por norma, la fotografía aérea permite obtener imágenes con mejor resolución con las satelitales, ya que se puede jugar con la altitud de trabajo. Normalmente se utilizan aviones convencionales, con autonomía sobrada para cubrir las áreas a fotografiar; a no ser que se requiera de fotografía a gran altitud, basta con aparatos de un sólo motor

(“avionetas”); caso de requerirse una altura de vuelo superior a los 18.000 pies, se optará por un bimotor presurizado o se estudiará la disponibilidad de imágenes satelitales. El coste de esta opción suele ser muy alto, incluso en el caso de fotografías no muy extensas o detalladas, ya que hay que tener en cuenta el desplazamiento aeródromo – zona de trabajo – aeródromo, la amortización de avión y equipo fotográfico, los

sueldos de la tripulación, etc. Por añadidura, aunque permitan mayor flexibilidad en cuanto a resolución temporal, pueden verse afectadas por la presencia de nubosidad baja, viento fuerte, etc. (Martínez Vega, 1996; O'Connell y Lachman, 2001). La fotografía aérea requiere elaborar un plan de vuelo previo, marcando la ruta a seguir, la altitud e identificando las áreas a fotografiar. Actualmente el plan de vuelo se prepara utilizando la navegación por GPS; se marcan los puntos de paso, así como los puntos en los que debe activarse la


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cámara. Las cámaras aéreas, de las que hay numerosos ejemplos en el mercado, son instrumentos de alta precisión, y por tanto muy costosos. El avance de la aeronave y las vibraciones causadas por el motor pueden afectar a la calidad de la imagen; la montura de la cámara debe compensar tales efectos indeseables compensando tanto el avance como las vibraciones (sistemas FMC) para evitar que las fotografías salgan borrosas. 2.3 UAV

Las aplicaciones de Teledetección ambiental suelen requerir imágenes con altas resoluciones espacial y temporal (Grenzdörfer, 2003). Este tipo de imágenes de altísima resolución resulta sumamente costosa y dificultosa de obtener, cuando no imposible, tanto si son imágenes provenientes de satélite como si se obtienen mediante vuelos tripulados convencionales (Moran, 1997). Como consecuencia de este obstáculo, las micro – aeronaves no tripuladas (UAVs) equipadas con autopilotos robóticos, sensores remotos ligeros (cámaras digitales compactas, trabajando en el espectro visible, en el

infrarrojo cercano, en el térmico) y GPS a bordo se van posicionando progresivamente en el “mercado” científico como una opción a desarrollar y utilizar como complemento a la toma de imágenes satelitales y aéreas convencionales. La navegación autónoma del UAV se consigue utilizando GPS, técnicas de medición inercial (IMU) , control informático de la navegación, y una serie de sensores adicionales. Sólo los aparatos dotados de navegación automática cumplen con los requisitos mínimos de todo trabajo fotogramétrico serio; los UAV pueden sobrevolar, mapear y medir cualquier área de interés de forma sistemática, rápida y eficiente. Como ejemplos nacionales se puede citar al Instituto de Agricultura Sostenible del CSIC, que lleva varios años trabajando con UAVs en diversas líneas de investigación (abundante información disponible en http://quantalab.ias.csic.es) y al Proyecto Life de Gestión Sostenible del agua mediante Teledetección UAV (Asociación de Industria Navarra). Aunque la tecnología UAV ha sido hasta ahora predominantemente militar (y, por tanto, cara), pero el sector civil va tomando cada vez mayor protagonismo en el sector, apareciendo gradualmente un respetable número de sistemas integrados orientados a uso civil y de bajo costo, lo que ya permite hablar de geoinformación “a la carta”, económica y fiable (aunque todavía no lo bastante precisa) .

http://quantalab.ias.csic.es/


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La utilización de UAVs está restringida a una altura de 300 m, y en principio tampoco se permite su uso sobre núcleos de población. Por tanto, las zonas de aplicación preferente de UAVs serán los lugares escasamente habitados o deshabitados. Los UAVs son la opción a elegir si necesitamos información rápida en un momento concreto y la superficie a estudiar no es excesivamente grande (en condiciones óptimas un UAV puede sobrevolar aproximadamente 2.000 Ha en una jornada). 6. Aplicaciones ambientales, forestales y agropecuarias Una aplicación obvia es la determinar la distribución geográfica y por área de los mayores tipos de selva virgen y sus ecosistemas. Generalmente, Landsat y otros sistemas de teledetección pueden rápidamente distinguir entre bosques de coníferas y bosques de follaje más amplio, y reconocer de ese modo lugares de predominancia de arbustos, sabanas y varios ecosistemas desérticos. Pero identificar la mayoría de los tipos de árboles al nivel de especie es algo mucho más dificultoso, a menos que se disponga de imágenes de alta resolución y los árboles posean copas y formas de hojas distintivas que produzcan firmas espectrales claramente distinguibles. Tareas más fáciles que han tenido amplia utilización, son las de discernir los grados de defoliación -tanto sea en casos extremos como la tala del árbol en sí o a través de la caída progresiva de las hojas dado por insectos-, así como evaluación de incendios forestales o daños por tormentas. Las imágenes de la banda Casi-Infrarrojo Visible (Visible-NIR) han encontrado mediano éxito en la estimación de biomasa en los bosques, pastizales y cultivos. El grado de éxito esta fuertemente influido por la calidad de la información obtenida en campo (ground truth) así como del modelo

específico utilizado. Pero a medida que la resolución de las imágenes aumente y mejores modelos sean desarrollados estos resultados deberían mejorar significativamente. Debe destacarse también que para facilitar el reconocimiento de especies de cultivos y tipos de vegetación se trabaja con los denominados índices de vegetación, los cuales proveen de la información de la evolución para cada tipo o clases de vegetal en un período determinado del año. Por ejemplo, INTA de Argentina lo define como “... [el indicador que] permite observar el nivel de desarrollo de la vegetación en las diferentes regiones y sintetiza el resultado de la marcha de cultivos y pastizales durante todo el mes, así como el patrón de uso de las tierras predominante en cada zona”. La utilización agropecuaria de la información de sensores remotos para

el análisis de la evolución de los cultivos resulta una herramienta eficaz de localización,


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clasificación, control y previsión de usos de la tierra. En primer lugar ayuda a determinar la distribución espacial de los cultivos, la extensión ocupada y el tipo cultivado (dado por las firmas espectrales de cada cultivo). Asimismo, permite detectar la presencia de plagas, siniestros o el grado de extensión de la afectación de catástrofes naturales. Finalmente, se puede seguir la evolución de los cultivos hasta su cosecha, con la consiguiente determinación de área cultivada y cosechada, volumen de producción neto de pérdidas, todo por tipo de cultivo. Como su nombre indica, un cociente o ratio implica efectuar una división, píxel a píxel, entre los ND almacenados en dos o más bandas de la misma imagen. Se utilizan ampliamente en dos situaciones: 1) para mejorar la discriminación entre dos cubiertas con comportamiento reflectivo muy distinto en esas dos bandas, por ejemplo para realzar suelos y vegetación en el visible e infrarrojo cercano, y 2) para reducir el efecto del relieve (pendiente y orientación) en la caracterización espectral de distintas cubiertas. El empleo de los cocientes para discriminar masas vegetales se deriva del peculiar comportamiento radiométrico de la vegetación (Chuvieco, 2002). La signatura espectral característica de la vegetación sana muestra un claro contraste entre las bandas del visible —y especialmente la banda roja (0,6 a 0,7 μm)— y el infrarrojo cercano (0,7 a 1,1 μm). Mientras en el visible los pigmentos de la hoja absorben la mayor parte de la energía que reciben, estas sustancias apenas afectan al infrarrojo cercano. Por esta razón se produce un notable contraste espectral entre la baja reflectividad de la banda R del espectro y la del IRC, lo que permite separar, con relativa claridad, la vegetación sana de otras cubiertas. Cuando la vegetación sufre algún tipo de estrés (por ejemplo, por plagas o sequías intensas), su reflectividad será inferior en el infrarrojo cercano, aumentando paralelamente en el rojo (al tener menor absorción clorofílica), con lo que el contraste entre ambas bandas será mucho menor. En definitiva, podemos señalar que cuanto mayor sea la diferencia entre las reflectividades de la banda infrarrojo cercano y rojo, mayor vigor vegetal presentará la cubierta observada. Bajos contrastes indican una vegetación enferma, se- nescente o con poca densidad, hasta llegar a los suelos descubiertos o el agua, que presentan una reflectividad muy similar entre las dos bandas citadas, o incluso inferior en esta última (caso del agua o algunas nubes). En este principio se apoyan la mayor parte de los denominados índices de vegetación (IV). Los más empleados son el cociente simple entre esas bandas (C), y el denominado índice de vegetación de diferencia normalizada (ND VI, Normalized Difference Vegetation Index).

Un aspecto de gran interés del NDVI, frente al cociente simple, es que varía entre unos márgenes conocidos, entre —1 y +1, lo que facilita notablemente su interpretación. Por ejemplo, podemos señalar como umbral crítico para cubiertas vegetales un valor de NDVI en torno a 0,1 y para la vegetación densa entre 0,5 y 0,7


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(Holben, 1986). Tanto el NDVI como el cociente simple se han empleado profusamente para estimar diversos parámetros de la cubierta vegetal, lo que les confiere un papel protagonista de cara a la evaluación ambiental, especialmente con un enfoque global. Entre los parámetros que se han relacionado satisfactoriamente con el NDVI están los siguientes: 1. Contenido de clorofila en la hoja; es la variable más directamente relacionada con este índice (Curran, 1989; Wesman, 1994; Zarco-Tejada,2001). 2. Contenido de agua en la hoja (Hardy y Burgan, 1999; Westman y Price, 1988), aunque para otros, en realidad esta estimación sólo se hace de modo indirecto, a través del efecto del estrés hídrico sobre el LAI (índice de área foliar) y el contenido de clorofila (Ceccato et al, 2001; Chuvieco, 1999; Hunt y Rock, 1989). 3. Flujo neto de CO2, tanto a nivel local (Hall et al, 1999), como global (Tuckeretal, 1986).

4. Radiación fotosintéticamente activa absorbida por la planta, APAR, con una relación directa y casi lineal (Asrar et ai, 1989), especialmente cuando las hojas son horizontales y el suelo es suficientemente oscuro (Sellers, 1989). 5. Productividad neta de la vegetación, relacionada con la APAR a través de un factor de eficiencia para cada planta (Steven y Jaggard, 1995). De modo indirecto, puede estimarse a partir del NDVI la biomasa verde y seca, aunque aquí los grados de ajuste varían mucho con los estudios, desde los muy buenos (Holben, 1980; Kennedy, 1989) hasta los bastante discretos (Tucker, 1979). 6. índice de área foliar, LAI, que presenta una asociación positiva con el NDVI, especialmente cuando la vegetación no cubre totalmente el suelo, ya que a ciertos va lores de LAI (por encima de 4, habitualmente), el NDVI se satura (Baret, 1995; Sellers, 1989). En consecuencia, más bien hemos de considerar que se trata de una relación asintótica (Sellers, 1987). Relacionado con este índice se ha comprobado una alta correlación entre NDVI y porcentaje de cubierta verde (Kennedy et ai, 1994; Kerretal, 1992). 7. Cantidad de lluvia recibida por el dosel vegetal, lo que está directamente re lacionado con su vigor vegetal, aunque habitualmente se presente un cierto desfase en tre la precipitación y la respuesta de la cubierta vegetal (Millington et al., 1994; Potter y Brooks, 2000; Taylor et ai, 1985) 8. Dinámica fenológica, a partir de seguir la evolución estacional de los parámetros antes señalados (Sampson, 1993; Potter y Brooks, 2000). 9. Evapotranspiración potencial, inversamente relacionada con los índices de vegetación a través del vigor de la hoja y el estrés hídrico (Cihlar et ai, 1991; Sánchez y Chuvieco, 2000). Varios autores han puesto de relieve el efecto de factores externos en el valor del NDVI, por lo que se han propuesto numerosas alternativas que intentan paliar algunos de estos problemas. De esta


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forma, la lista de IV disponibles es muy amplia (Bannari et al, 1995), si bien la mayor parte presentan valores de correlación muy altos (Perry y Lautenschlager, 1984). Entre los factores que modifican notablemente el comportamiento del NDVI figura la proporción de vegetación/suelo observada por el sensor. Los mismos valores de NDVI pueden corresponder a cubiertas vigorosas pero poco densas, o a cubiertas densas con poca vitalidad. Para incluir explícitamente el factor suelo, clave cuando se trabaja en zonas áridas, Huete y colaboradores propusieron incluir en la fórmula del NDVI un parámetro (L), que ajuste el índice a una reflectividad promedio de fondo (Huete, 1988; Huete et al, 1992). De esta forma se obtiene el índice de vegetación ajustado al suelo (SAVI).

SAVI = [(IRC – R)/ (IRC + R + L)] (1 + L)

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teledetección básica

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